Physique

Les plus extravagantes explications sur un monde bien compliqué mais bien réel même si parfois les illusions sont bien visibles

Les trous noirs moteurs possibles de la formation des galaxies

Les trous noirs créateurs de galaxies

Serge Brunier France info le 5 décembre 2009

Une nouvelle observation européenne éclaire d’un jour nouveau la formation des galaxies : ce sont peut-être les trous noirs qui les assemblent autour d’eux...

 

Qui est le premier, le trou noir super-massif qui dévore frénétiquement de la matière ou l’énorme galaxie où ils réside ? Un tout nouveau scénario est apparu suite à une récente série de remarquables observations d’un trou noir "sans toit" : les trous noirs pourraient "construire" leur propre galaxie hôte. Ce résultat pourrait être le chainon manquant longtemps recherché pour comprendre pourquoi la masse des trous noirs hébergés par des galaxies contenant plus d’étoiles est plus importante

“ La question de "la poule et de l’œuf", qui de la galaxie ou de son trou noir était là le premier, est un des sujets de l’astrophysique contemporaine les plus débattus” déclare David Elbaz, premier auteur de l’article scientifique présentant ce résultat. “Notre étude suggère que les trous noirs super-massifs peuvent déclencher la formation d’étoiles, “ construisant ainsi leur propre galaxie hôte”. Ce lien pourrait aussi permettre d’expliquer pourquoi le galaxies hébergeant les plus grands trous noirs ont plus d’étoiles”. Pour obtenir une conclusion aussi extraordinaire, l’équipe d’astronomes a mené une importante campagne d’observation sur un curieux objet : le très proche quasar HE0450-2958 (voir le communiqué ESO PR 23/05 sur une précédente étude de cet objet), qui est le seul trou noir pour lequel les astronomes n’ont pas détecté de galaxie hôte. HE0450-2958 est situé à quelques 5 milliards d’années-lumière de la Terre. Jusqu’à maintenant, les astronomes supposaient que la galaxie hôte de ce quasar était cachée derrière une grande quantité de poussière. Aussi, les astronomes l’ont observé dans l’infrarouge moyen avec un instrument du très grand télescope (le VLT) de l’ESO. A ces longueurs d’onde, les nuages de poussière brillent vivement et sont facilement détectables. “En observant à ces longueurs d’onde nous aurions pu détecter la poussière supposée cacher la galaxie hôte”, déclare Knud Jahnke, le responsable du programme d’observation réalisé au VLT. “Toutefois, nous n’en avons pas trouvé. A la place, nous avons découvert qu’une galaxie, apparemment sans aucun rapport, dans le voisinage immédiat du quasar, produisait des étoiles à un rythme effréné. ” Ces observations nous ont offert un nouveau regard surprenant sur ce système. Alors qu’aucune trace d’étoiles n’apparaît autour du trou noir, sa galaxie voisine est très riche en lumineuses et très jeunes étoiles. Elle forme des étoiles à un taux équivalent à environ 350 soleils par an, cent fois plus que dans les galaxies typiques de l’Univers local. De précédentes observations avaient montré que cette galaxie se faisait en fait tirer dessus : le quasar est en train de déverser un jet de particules de très haute énergie sur la galaxie, accompagné par un flot de gaz très rapide. L’injection de matière et d’énergie dans la galaxie indique que le quasar lui-même doit provoquer la formation d’étoiles et ainsi créer sa propre galaxie hôte. Dans un tel scénario, les galaxies auraient évolué à partir de nuages de gaz frappés par les jets d’énergie émergeant des quasars. “Ces deux objets vont fatalement fusionner dans le futur : le quasar se déplace à une vitesse de seulement quelques dizaines de milliers de kilomètres par heure par rapport à la galaxie et ils sont éloignés d’à peine 22 000 années-lumière.” précise David Elbaz. “Bien que le quasar soit encore « nu », il finira par être « vêtu » quant il fusionnera avec sa galaxie riche en étoiles. Il résidera finalement à l’intérieur d’une galaxie comme tous les autres quasars. ” De ce fait, cette équipe a identifié les jets des trous noirs comme des moteurs possibles de la formation des galaxies et pourraient également être le lien longtemps recherché expliquant pourquoi la masse des trous noirs est plus importante dans les galaxies contenant plus d’étoiles.

source (document audio à entendre)

http://www.france-info.com/chroniques-du-cote-des-etoiles-2009-12-04-les-trous-noirs-createurs-de-galaxies-376825-29-33.html

à lire : "Aux confins de l'Univers" aux éditions Atlas.

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Faire tomber la pluie artificiellement

 source : http://rki.kbs.co.kr/french/news/news_science_detail.htm?No=6953

Lorsque les cultures pâtissent de la sécheresse ou que les feux de forêt en montagne ne peuvent être éteints en raison des conditions météorologiques, le besoin de pluie se fait particulièrement ressentir. Ne serait-il pas merveilleux si, dans de telles circonstances, quelqu’un pouvait faire tomber la pluie ? C’est un rêve que les hommes ont nourri depuis la nuit des temps et cela fait environ 120 ans que les scientifiques s’efforcent de le réaliser. La Corée du Sud a dernièrement réussi ce pari, se joignant ainsi aux rangs des pays ayant réussi à déclencher de la pluie artificielle.

De la pluie artificielle tombe sur la Corée du Sud

Le 30 mars, à 11 heures précises, un petit avion décollait de l’aéroport de Cheongju, avec, à son bord, deux chercheurs de l’Institut sud-coréen de recherche météorologique. L’avion a volé pendant environ 1h 30 avant d’atteindre sa destination, à 10 km au sud-ouest du barrage Gwangdong de la ville de Taebaek, dans la province de Gangwon. Lorsque l’un des chercheurs, qui surveillait les données météorologiques, a crié : « Feu ! », des particules d’iodure d’argent ont jailli des deux ailes de l’avion. Vingt minutes après que l’avion a saupoudré la totalité des 600 grammes d’iodure d’argent dans l’air, au cours de quatre allers-retours de 3 km, parcourus sur un axe nord-ouest-sud-est, des gouttes de pluie ont commencé à tomber, comme par magie. C’était une pluie fine, équivalant à 0,5 millimètre. Un exploit historique pour la Corée du Sud qui réussissait ainsi, pour la première fois, à déclencher une pluie artificielle. Comment cet exploit a-t-il été possible ?

Le principe de base pour la création de la pluie artificielle est ce qu’on appelle « l’ensemencement » des nuages. Autrement dit, si l’on saupoudre les nuages d’un catalyseur tel que l’iodure d’argent, la neige carbonique ou l’azote liquéfié, les gouttelettes d’eau déjà présentes dans les nuages s’attachent à ces « graines de pluie » et se transforment en grosses gouttes de pluie. Or un élément est absolument indispensable pour obtenir une pluie artificielle : il faut des nuages qui contiennent déjà des gouttelettes d’eau ! Avec la technologie dont ils disposent à ce jour, les hommes ne sont pas encore en mesure de créer de la pluie artificielle quand il n’y a pas assez de nuages ou quand ils sont en présence de nuages chauds. Où en est la Corée du Sud avec sa technologie de production de pluie artificielle ?

Les efforts déployés par les hommes pour créer de la pluie artificielle remontent aux années 1890. A cette époque, des scientifiques américains ont eu recours à des canons et des explosifs pour mener à bien leurs expériences. C’est beaucoup plus tard que les efforts humains se sont avérés fructueux, avec la tentative réussie de Vincent J. Schaefer en 1946. Ce dernier avait observé qu’en mettant de la neige carbonique dans un réfrigérateur embué, on obtenait des petites particules de glace. Il s’est alors rendu au sommet d’une montagne du Berkshire au Massachusetts, a saupoudré les nuages de neige carbonique et le « miracle » s’est réalisé. Les nuages se sont très vite transformés en flocons de neige, qui sont tombés au sol. Depuis cet exploit historique, 43 pays ont réussi à produire de la pluie artificielle. Parmi eux, figure la Chine. Avec la mise à contribution de 35 000 hommes et de 34 avions, la Chine a réussi à faire tomber de la pluie avant les cérémonies d’ouverture et de clôture des Jeux olympiques de Pékin en 2008, s’assurant ainsi que le ciel soit dégagé pour ces grands événements. Comparée à la Chine, la Corée du Sud n’en est qu’à ses débuts. Elle a commencé ses premières recherches en 1995 et vient seulement de produire pour la première fois de la pluie artificielle. Elle a donc commencé tard par rapport aux autres pays. Toutefois, la Corée du Sud dispose d’un énorme potentiel, qui lui permettra peut-être de devenir un leader dans le domaine.

Le travail de tous

Il existe plusieurs façons d’ensemencer les nuages pour faire de la pluie artificielle : on peut saupoudrer les nuages d’un catalyseur à partir d’un avion, en utilisant les courants ascendants présents dans les montagnes, ou encore en chargeant le catalyseur sur une fusée lancée en direction des nuages. Or, aucune de ces méthodes n’est parfaite. La plus grande contrainte est qu’il faut un minimum de nuages et que la pluie ne peut tomber que dans une zone limitée. La Corée du Sud a dernièrement réussi à surmonter la difficulté liée aux limitations géographiques en réussissant à faire tomber de la pluie sur une plaine. Forte d’une flotte d’avions et d’infrastructures adaptées, la Corée du Sud a déjà réalisé des progrès considérables. A noter qu’on estime un millimètre de précipitation artificielle à 500 000 dollars, soit 360 000 euros. Il faudra donc suivre les progrès de la Corée du Sud de très près dans ce domaine.

plus d'infos :

http://www.souillat.com/files/Ceux_qui_chassent_les_nuages.pdf

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ensemencement_des_nuages

http://www.afrik.com/article8167.html

Sonder le coeur de la Terre

Sciences 17/05/2003 à 23h02

DELBECQ Denis

«Une modeste proposition.» C'est ainsi que le géophysicien David Stevenson, du California Institute of Technology, a baptisé son projet fou : envoyer une sonde dans les entrailles de la Terre. Une mission qui permettrait l'inimaginable : obtenir des mesures directes de ce qui se passe sous nos pieds pour comprendre la formation et l'évolution de la planète.

«Alors que les sondes spatiales ont voyagé sur des milliards de kilomètres, les forages terrestres n'ont pas dépassé une dizaine de kilomètres», écrit le scientifique dans Nature (1). La raison ? Il faut beaucoup plus d'énergie pour parcourir la même distance, et la géophysique n'a jamais pu bénéficier des crédits de la recherche spatiale, dopée par la guerre froide. Mais il est temps de passer à l'action, affirme le chercheur. Délirant en apparence, son projet lui semble pourtant à la portée de la science moderne.

Pamplemousse. Pas question d'y envoyer des humains, prévient évidemment Stevenson, en clin d'oeil au Voyage au centre de la terre de Jules Verne. Il propose d'expédier une sphère grosse comme un pamplemousse, bourrée de capteurs et capable de résister aux températures et pressions infernales qui règnent à grande profondeur. Pas question non plus d'utiliser une technique de forage classique pour descendre de six mille kilomètres. Stevenson se propose de créer une faille profonde à l'aide d'une explosion nucléaire souterraine, l'équivalent d'un tremblement de terre de magnitude 7, telle qu'elles se sont longtemps pratiquées pour les essais d'armes atomiques. Dans cette faille serait injectée une goutte de fer en fusion. Goutte à l'échelle planétaire, mais lourde tout de même de cent mille à dix millions de tonnes, l'équivalent selon Stevenson, d'une heure à une semaine de la production mondiale d'acier... La sonde serait placée dans cette «mèche» liquide et suivrait son trajet d'environ une semaine dans les entrailles terrestres.

Le fer liquide fracturerait les roches environnantes, comme le fait le magma volcanique. Sa densité élevée lui permettrait de s'enfoncer à quelques mètres par seconde. Lors de la descente aux enfers, l'énergie de gravité transformée en chaleur entretiendrait la fusion. Pendant ce temps, la sonde fabriquée dans un matériau résistant à la chaleur et surtout aux pressions gigantesques renverrait les informations de ses capteurs (température, densité, champ magnétique, composition chimique) à la surface par ondes acoustiques interposées.

«C'est le vieux rêve de tout géologue, commente Claude Jaupart, le directeur de l'Institut de physique du globe de Paris. C'est déprimant de passer sa vie à étudier un phénomène qu'on ne voit pas.» Le géophysicien rappelle que la connaissance du noyau terrestre est encore très grossière et produit beaucoup d'incertitudes dans les résultats des modèles. Elle est pourtant indispensable pour mieux comprendre la formation de la planète, et son évolution. «La mesure de l'activité volcanique et tectonique permet d'obtenir des données jusqu'à 300 kilomètres. Nous avons quelques indications sur ce qu'il y a à une plus grande profondeur grâce aux météorites qui témoignent de la formation des planètes. Mais c'est peu de chose.» De fait, le noyau reste une véritable énigme : «C'est un peu une "poubelle" qui permet d'équilibrer les bilans. On lui donne les propriétés qui nous arrangent ; on y met du potassium, du calcium, du nickel, du carbone. Mais s'ils ne s'y trouvent pas dans les bonnes proportions, c'est que les modèles sont faux.» De la même manière, le champ magnétique terrestre «s'observe mais ne s'explique pas».

Faisabilité. Le projet insensé de Stevenson, qu'il qualifie lui-même de «provocateur» ne trouvera donc pas de détracteurs chez les géophysiciens, du moins sur le principe. Quant à la faisabilité c'est une autre paire de manches... A supposer d'ailleurs qu'il soit possible de fabriquer les instruments de mesure capables de résister. «Honnêtement, je n'en ai pas la moindre idée, reconnaît le chercheur américain. Il faudrait utiliser une électronique non conventionnelle, par exemple à partir de diamant. A ces niveaux de température et de pression, c'est un semi-conducteur.» Mais Stevenson insiste pour rappeler qu'«au début du projet Manhattan et de la conquête spatiale, c'était la même chose».

Claude Jaupart reste circonspect. «Ce type est sérieux, mais la logistique est lourde. Et cela paraît difficile de mettre assez d'énergie dans un pamplemousse»... qui, de l'aveu de Stevenson, pourrait atteindre «la taille d'un frigo». Le géophysicien admet que son projet «n'a pas une forte probabilité d'aboutir». Construire la sonde, trouver le moyen de lui fournir assez d'énergie et la méthode de transmission des données dans un milieu que presque rien ne traverse, rassembler l'acier et le fondre... «C'est la recherche préalable qui serait le plus cher, prévient Stevenson. Mais si cela coûte moins que les dix milliards d'euros de la conquête spatiale, cela vaut le coup, vu les retombées scientifiques.» «En tout cas, je n'aimerais pas qu'il tente le coup près de chez moi, rigole Claude Jaupart. Amasser autant de fer en un endroit risque de casser l'écorce terrestre.» «C'est bien ce que j'espère, lui répond Stevenson. Mais cela se ferait loin de toute population assure-t-il, la France n'est pas l'endroit idéal !»

(1) Edition du 15 mai. Une version plus complète est disponible sur

http://www.gps.caltech.edu/faculty/stevenson

Des apparences : une vidéo qui explique comment les électrons créent les illusions visibles

Une vidéo étonnante qui nous explique comment les particules peuvent créer l'hologramme ou les électrons créent l'illusion du monde visible.En anglais mais assez bien compréhensible.

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Nouvelle réalisation par des chercheurs

Mémoire : un record de miniaturisation grâce à un hologramme quantique

Par Jean-Luc Goudet, Futura-Sciences le Le 30 janvier 2009 à 15h36

En manipulant un nuage d'électrons pour y créer un hologramme, une équipe de l'université Stanford est parvenue à inscrire deux lettres dans un volume plus petit qu'un atome. Un exploit de laboratoire qui ouvre de nouvelles perspectives à long terme.

La plus petite mémoire du monde occupe une surface à peu près carrée large de 0,3 nanomètre à la surface d'une pièce de cuivre. Et elle contient deux lettres... On peut y lire – avec des moyens sophistiqués – un S et un U, pour Stanford University. C'est en effet dans cette université californienne qu'une équipe de chercheurs (Christopher Moon, Laila Mattos, Brian Foster, Gabriel Zeltzer et Hari Manoharan) a réussi cet exploit, qui repose sur l'utilisation d'un microscope à effet tunnel. Cet instrument, constitué d'une pointe métallique extraordinairement fine que l'on déplace à très faible distance d'une surface peut aussi servir à mouvoir des atomes. En 1989, une équipe d'IBM avait ainsi inscrit les trois lettres de la compagnie en disposant 35 atomes de xénon sur une surface nickel. Chacune des lettres était quatre fois plus grosse que la mémoire de l'équipe de Stanford.

Les trois lettres I-B-M inscrites sur une surface de nickel et constituées d'atomes de xénon déplacés avec la pointe d'un microscope à effet tunnel. Ici, l'expérience présentée en avril 1990. © IBM
Les trois lettres I-B-M inscrites sur une surface de nickel et constituées d'atomes de xénon déplacés avec la pointe d'un microscope à effet tunnel. Ici, l'expérience présentée en avril 1990. © IBM

C'est donc à l'échelle subatomique que l'information a été inscrite. Pour y parvenir, les chercheurs ont dû manipuler les électrons eux-mêmes. Eux aussi ont utilisé un microscope à effet tunnel pour déplacer des molécules de monoxyde de carbone sur une surface de cuivre. Celles-ci, par leur seule présence, provoquent des ondes au sein du nuage électronique des atomes de cuivre. Analogues d'ondes de compression produites par une pierre bougeant dans l'eau, mais gouvernée par les lois de la mécanique quantique, elles génèrent des motifs dans ce nuage, qui peuvent être transformés en hologramme avec un peu de doigté.

20 bits par nanomètre carré

L'équipe de Stanford est parvenue de cette manière, en contrôlant précisément la position des molécules de monoxyde de carbone, à créer des motifs prévus à l'avance et donc à y stocker de l'information. Il s'agit d'un hologramme dans le sens où l'information est portée par un arrangement de structures matérielles. Mais il est ici bidimensionnel, à la surface du cuivre, contrairement à un hologramme classique à trois dimensions. Il ne se lit pas avec de la lumière mais à l'aide de tous les électrons de la surface de cuivre, au moyen, comme pour l'écriture, du microscope à effet tunnel.

De gauche à droite, Chris Moon, Hari Manoharan et Laila Mattos, trois des chercheurs qui ont participé au travail. © Stanford University

De gauche à droite, Chris Moon, Hari Manoharan et Laila Mattos, trois des chercheurs qui ont participé au travail. © Stanford University

Publiés dans Nature Nanotechnology, ces résultats vont donc bien plus loin que les records actuels. Beaucoup cherchent encore à réaliser des mémoires à un seul électron (SEM, pour single electron memory, en anglais). Fin 2008, un qubit (un bit d'ordinateur quantique) avait été enregistré dans le noyau d'un atome.

En enregistrant ces deux lettres, les chercheurs expliquent avoir atteint une capacité de stockage de 35 bits par électron, ou, dit autrement, une densité de 20 bits par nanomètre carré ! Bien sûr, il ne s'agit pour l'instant que d'un travail à l'échelle du laboratoire et on est loin, très loin, d'une application, qui, d'ailleurs, concernera peut-être surtout l'ordinateur quantique, toujours hypothétique.

le nuage électronique des atomes de cuivre (en jaune) est affecté par la présence de molécules de monoxyde de carbone (en noir). La conséquence est un motif stabl dans les états quantiques des électrons
Schéma de principe. Le nuage électronique des atomes de cuivre (en jaune) est affecté par la présence de molécules de monoxyde de carbone (en noir). La conséquence est un motif stable dans les états quantiques des électrons. Codée, l'information correspond à deux lettres, ici S et U, inscrites ensemble, comme si elles occupaient deux couches distinctes. © Stanford University

 


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