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Nouvelles de la physique (02/09)

Le 1er  février 2009 par Jean Zin


-  Le rayonnement fossile 6 fois trop puissant !
-  Asymétrie du rayonnement fossile
-  Les trous noirs géants se seraient formés avant leurs galaxies hôtes
-  La voie lactée plus rapide et plus massive
-  Hubble découvre des étoiles qui s’échappent de notre galaxie !

-  Du méthane sur Mars
-  De la bonne eau en grande quantité sur Mars
-  Des photos de Mars

-  Inverser la force de Casimir
-  Première téléportation quantique à grande distance entre atomes
-  Chauffé à un milliard de degrés, l’or devient plus dur !


Brèves du mois : physique - climat - biologie - santé - technologies

Revue des sciences 02/09


cosmologie, astronomie, physique quantique



- Le rayonnement fossile 6 fois trop puissant !

Il existe plusieurs sources possibles d'ondes radios dans le cosmos et leurs émissions se superposent. Il faut donc être capable d'observer ou d'évaluer les différentes composantes pour les séparer et observer un signal caché dans l'arrière fond. Les chercheurs pensent avoir éliminé ainsi toutes les sources de contaminations possibles à l'avant plan. Alors leur est apparu le fond radio dans la bande de longueur d'onde où l'on doit observer le rayonnement continu de freinage datant de la réionisation. Ce rayonnement est 6 fois plus important que prévu !

C'est un résultat à la fois décevant et excitant. D'un côté, le signal nous permettant de sonder la Renaissance cosmique est visiblement noyé par un fond d'origine inconnue et il nous reste pour le moment indétectable. De l'autre, cela signifie que quelque chose de nouveau et d'important au niveau cosmologique vient probablement d'être découvert... Reste à savoir quoi !

- Asymétrie du rayonnement fossile

Selon les théories cosmologiques standards, les fluctuations de températures que l'on peut y déceler devraient être identiques en moyenne sur la sphère céleste. Mais ce n'est pas le cas. Une légère asymétrie existe entre les deux hémisphères.

De fait, on parle généralement assez peu de ces mesures révélant qu'en moyenne, l'une des moitiés de la sphère céleste présente des fluctuations thermiques plus importantes que dans l'autre hémisphère.

Les auteurs de l'étude ont tenté de rendre compte de ce fait en imaginant qu'au tout début de l'inflation, le champ scalaire - l'inflaton -, présentait des différences de valeurs plus importantes que l'on ne l'imaginait dans les régions de l'espace aujourd'hui visibles et qui ont été dilatées par son expansion. Mais malheureusement cela ne fonctionne pas !

On produit bien, ainsi, une asymétrie mais cela implique des fluctuations de températures partout dans le rayonnement fossile qui doivent être plus élevées que ce que l'on observe. Toutefois, si l'on introduit un second champ scalaire particulier baptisé le curvaton, comme Linde et d'autres avaient proposé de le faire dès le milieu des années 1990, on peut expliquer les observations de WMap. On disposerait alors d'une fenêtre nouvelle sur ce qui s'est passé pendant l'inflation.

Il pourrait s'agir aussi d'une fenêtre sur ce qui s'est passé non pas seulement pendant l'inflation mais même... avant le Big Bang.

- Les trous noirs géants se seraient formés avant leurs galaxies hôtes

Cela confirme le caractère structurant des trous noirs, plus constructeurs que destructeurs (en plus d'être des réservoirs d'information selon Susskind!).

L'astrophysicien Chris Carilli et ses collègues viennent d'utiliser les radiotélescopes du Very Large Array (VLA) et de l'interféromètre du plateau de Bure de l'Iram pour étudier la taille des galaxies et de leurs trous noirs géants pendant le premier milliard d'années de l'histoire de Univers. Ils ont découvert que les trous noirs étaient à cette époque bien plus massifs par rapport aux bulbes galactiques. Leur conclusion est donc que les trous noirs se sont formés avant les bulbes et présentent une croissance plus rapide.

- La voie lactée plus rapide et plus massive

La Voie lactée est plus rapide qu'on ne pensait, ont expliqué Mark Reid (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) et ses collègues. D'après leurs calculs, la vitesse de rotation de la galaxie sur elle-même est supérieure aux précédentes estimations de 160.000 km/h. Conséquence directe : la force de gravitation qui s'exerce au sein de la galaxie est plus forte et donc la masse est 50% plus élevée qu'on ne pensait. La Voie lactée devient alors l'égale d'Andromède.

Comme on s'en doutait depuis longtemps, les contradictions sur le nombre de bras spiraux de la Galaxie sont dues au fait que la partie interne du disque, autour du bulbe galactique où se trouve un trou noir géant, contient bien deux bras spiraux mais que chacun se sépare en deux autres bras dans la partie externe du disque.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Hubble découvre des étoiles qui s'échappent de notre galaxie !

Elles sont quatorze, elles sont jeunes et traversent la galaxie à toute vitesse en formant un sillage en forme de pointe de flèche, laissant derrière elles une queue de gaz lumineux. Ces étoiles surprenantes n'entrent dans aucune catégorie connue...

Selon Raghvendra Sahai, il pourrait s'agir d'étoiles nées au sein d'un amas stellaire, faisant peut-être partie à l'origine d'un système binaire et dont l'un des constituants aurait été éjecté par réaction de gravitation engendrée par le passage d'une troisième étoile plus massive. Le transfert d'énergie cinétique se produisant alors est parfaitement capable de propulser l'astre vers l'extérieur, voire de l'accélérer jusqu'à lui faire échapper à l'attraction de la Voie lactée et la propulser dans l'espace intergalactique.

- Une nébuleuse

Cette image de Hubble a été prise en Novembre 2008 avec l'instrument WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2). Les couleurs dans l'image représentent une gamme d'émissions provenant des nuages de la nébuleuse: le rouge représente l'azote, le vert représente l'hydrogène, et le bleu représente l'oxygène.


- Du méthane sur Mars

Détecté début 2004 par le spectromètre de la sonde européenne Mars Express, le méthane confirme donc sa présence dans l'atmosphère de Mars. Sa durée de vie est courte, soulignent les chercheurs. Pendant l'été, les émissions atteignent 0,6 kilogramme par seconde, ce qui est comparable à une source naturelle de méthane sur Terre. Cependant les concentrations de méthane chutent rapidement après la saison chaude. Le gaz est peut-être libéré l'été par la fonte des glaces, suggère Mumma.

Ce méthane peut être le fruit d'un processus géologique, le résultat de l'interaction entre l'eau et des roches volcaniques dans le sous-sol, ou biologique, via l'action de microorganismes vivant sous la surface. Dans les deux cas cela suppose la présence d'eau à l'état liquide dans le sous-sol martien.

Voir aussi Futura-Sciences.

- De la bonne eau en grande quantité sur Mars

Une équipe réunissant des chercheurs du Laboratoire de planétologie de Grenoble (LPG, INSU, université Joseph Fourier) vient de confirmer la très grande abondance d'eau martienne sous forme de glace, notamment au niveau de la calotte polaire sud de la Planète rouge. La pureté de cette glace est aussi remarquable, puisqu'elle atteint 95% dans les régions centrales, avec déplacement des impuretés à la périphérie.

Le terme de calottes polaires est toutefois abusif, car il s'agit plutôt de dépôts stratifiés. Constituant les plus grands réservoirs d'eau martienne, ils représentent une capacité évaluée à 2 à 3 millions de km³.

Ces données ont été établies sur base de quelque 140.000 points de mesures acquis par le radar de subsurface Sharad, actuellement en orbite à bord de la sonde Mars Reconnaissance Orbiter.

- Des photos de Mars


- Inverser la force de Casimir

La force de Casimir, qui est attirante, constitue un frein au niveau nanométrique. Pour l'inverser et qu'elle devienne répulsive, il faudrait simplement des matériaux hétérogènes.

Comment les chercheurs ont-ils réussi à obtenir une force de Casimir répulsive? Le choix des éléments est crucial: pour que la recette fonctionne, il faut que les deux matériaux ait une réponse différente lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique (lorsque les chercheurs ont utilisé une sphère et une plaque en or, elles se sont attirées). Le choix du liquide est également très important : en fonction de son comportement sous l'effet d'un champ électrique la force peut devenir attractive et non plus répulsive. Pour lubrifier les nanomachines, il faudra donc ajuster la composition de tous ces éléments.

Voir aussi Futura-Sciences.

- Première téléportation quantique à grande distance entre atomes

En observant le premier ion, une superposition d'état est détruite provoquant l'émission d'un photon pouvant posséder deux états d'énergie possible. L'information portée par le premier ion est alors détruite mais, à cause de l'intrication de cet ion avec le second, l'état du deuxième ion est changé de sorte qu'il enregistre d'une certaine façon l'information qui se trouvait dans le premier.

En fonction de l'énergie du photon émis par le premier ion, on sait quels types d'opérations on peut faire subir au second pour qu'il restitue l'information concernant le premier. Les chercheurs ont constaté qu'il y avait bien eu téléportation de l'état quantique du premier ion sur le second.

- Chauffé à un milliard de degrés, l'or devient plus dur !

Cela peut paraître anecdotique mais cette propriété pourrait s'avérer utile pour la fusion nucléaire et notamment les machines Z ?

C'est un paradoxe prédit théoriquement. Chauffé à des températures dépassant un milliard de degrés, un réseau cristallin d'atomes d'or ne se met pas à fondre mais au contraire devient plus résistant... Cette étrange prédiction vient d'être vérifiée expérimentalement par des chercheurs de l'université de Toronto au Canada.




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