Livre
conseillé :.À la conquête de l'espace par J Villain chez Vuibert. (23/08/2007)
PALAIS
DE LA DÉCOUVERTE : SOS SOS ! (23/08/2007)
C'est encore l'époque des vacances, donc j'ai emmené
mon petit fils de 12 ans au Palais de la Découverte pour voir notamment
deux expositions qui l'intéressait : autour
des Pôles (jusqu'en Janvier 2008) et sur Envisat et le Terre (celle ci
se termine le 26 Août).
Mon Dieu, quelle désolation!
Moi qui ai passé ma jeunesse dans ce lieu mythique
(ah! La chambre à bulle et le chimiste avec l'air liquide etc..), il semble
laissé à l'abandon. Les plafonds bien que masqués par des voiles montrent
l'extrême misère de ce lieu de Sciences.
Je ne sais pas d'où vient le problème; peut être du
fait qu'il dépend de deux ministères : Éducation Nationale et Culture,
mais on ne peut pas laisser un tel lieu dans cet état.
De même la superbe boutique du Palais où l'on pouvait
trouver tout ce qui avait trait à la Science a disparu (il paraît que
"Nature et Découverte" qui la gérait n'était plus intéressée),
dommage, combien d'heureux ai-je fait grâce à cette boutique!
Je sais bien qu'il y a aussi la Cité des Sciences de
la Villette, qui est superbement équipée, mais ne pensez vous pas que ces
deux lieux de Sciences peuvent se complémenter?
Le Palais est à mon avis à une échelle plus humaine
et plus claire dans sa répartition des salles.
Bref allez tous au Palais de la Découverte et
manifestez ainsi votre présence pour un tel monument élevé à la Science.
LE
PLUS GRAND BOLOMÈTRE DU MONDE : PREMIÈRE LUMIÈRE À L'ESO. (23/08/2007)
Déjà un mot d'explication sur les bolomètres.
En fait un bolomètre est un détecteur de rayonnement
électromagnétique (principalement thermique),notamment, il mesure la "chaleur" émise par des
objets froids! C'est un thermomètre très sophistiqué, si l'on
veut, ou une caméra thermique sur laquelle on concentre cette lumière très
froide.
Ce type de détecteur transforme l'énergie du rayonnement en chaleur, et
en sélectionnant des matériaux dont la résistance (et plus généralement
l'impédance) varie avec la température (comme les thermistances bien
connues par exemple) on peut mesurer l'énergie incidente en mesurant la résistance.
Dans le domaine qui nous intéresse, les sources
"froides", c'est le domaine des ondes millimétriques et sub
millimétriques (comme le bruit de fond cosmologique par exemple) et afin de
réduire les bruits parasites, ces détecteurs doivent être fortement
refroidis (aux alentours de quelques degrés K) grâce à de l'Hélium
liquide afin d'être au moins inférieurs à la température des objetes
mesurés.
Et bien nos amis de l'ESO au Chili, viennent
de mettre en service la plus grande caméra bolométrique du monde sur
le télescope APEX de 12m
(c'est un radio télescope bien sûr dans ces gammes d'ondes) situé sur le
plateau andin de Chajnantor dans l'Atacama, à 5100m d'altitude. APEX est opéré
par le Max Planck
Institut fur Radioastronomie (MPIfR). APEX est un des premiers maillons
prototype menant à l'ensemble de radio astronomie ALMA en train de se
construire (64 antennes).
Ce genre de détecteurs doit être installé en
altitude car ces rayonnements "froids" (sub millimétriques) sont
absorbés par la vapeur d'eau de l'atmosphère terrestre.
Le plateau
de l'Atacama est un des plus secs du monde, d'où l'installation de
plusieurs télescopes et radio télescopes à cet endroit.
Cette caméra, LABOCA acronyme pour Large Bolometer
Camera, a été spécialement développée par le MPIfR pour étudier les
objets très froids (la plupart du gaz interstellaire est à une température
de 20K, soit approx –250°C) et possède un large champ de vision, elle
devrait nous aider à y voir plus clair sur la formation des premières étoiles
et galaxies.
C'est une matrice de bolomètres élémentaires (il y en a 295) arrangés
un peu comme une matrice CCD d'une caméra numérique, la longueur d'onde
observée est de 0,87mm, la résolution angulaire est de 18 secondes d'arc
pour un champ de 11 minutes ce qui est assez remarquable pour un instrument
de cette sorte.
Les premières observations (Nuages de Magellan) révèlent
d'ailleurs l'énorme potentiel d'une telle caméra, permettant ainsi de
couvrir de larges portions de ciel.
On voit ici la comparaison entre une image de la région
galactique RCW 120 (RCW est l'acronyme du
catalogue stellaire élaboré par Rodgers, Campbell et Whiteoak; région
HII, c'est à dire d'Hydrogène ionisé) dans le visible au télescope
de Schmidt (à gauche) et avec la caméra LABOCA montée sur l'APEX (à
droite) avec un temps d'exposition de 3 heures.
On remarque l'enveloppe gazeuse qui en certains
endroits s'effondrent et deviennent ainsi le creuset d'étoiles massives.
Les gaz de ces endroits particuliers sont quand même toujours très froids
(-250°C) et ne peuvent être vus que dans ces longueurs d'onde sub-millimétriques.
La caméra LABOCA grâce à ses progrès techniques, permet de détecter de
tels endroits qui sont 4 fois moins lumineux qu'avant.
Puisque l'on parle d'ALMA, l'ESO vient de nous signaler
que le premier des véhicules devant transporter les immenses coupoles
svient de subir ses premiers tests. Consulter cette
note d'information de l'ESO à ce sujet.
ESO : LA VOIE LACTÉE
VUE DU PARANAL. (23/08/2007)
Ne boudons pas notre plaisir de voir en ces temps
maussades, une superbe photo de notre galaxie prise du Paranal au Chili sur
le site du VLT qui vient
d'être diffusée par l'ESO.
Cette photo a été prise le 21 Juillet 2007 par
l'astronome Yuri Beletsky avec un temps d'exposition de 5 minutes.
On y voit la Voie Lactée dans ce ciel si pur du
plateau chilien.
Les deux objets brillants au centre de l'image sont
Jupiter et Antarès. On y reconnaît aussi 3 des 4 télescopes de 8,2m.
Un rayon laser est émis depuis celui appelé Yepun (le
n°4) vers le centre galactique
LES
CRÊPES STELLAIRES : DE JP LUMINET (23/08/2007)
Jean-Pierre Luminet, Directeur de recherches au CNRS
Laboratoire Univers et Théories (Luth,
Observatoire de Paris) nous écrit pour nous recommander l'article
du New Scientist disponible sur Internet, qui a été inspiré par un
article technique : "Shock
waves in tidally compressed stars by massive black holes", M.
Brassart, J.-P. Luminet, astro-ph/0707.2476
qu'il a commis avec son confrère
Matthieu Brassart.
Cet article a trait aux crêpes stellaires.
Crêpes stellaires, mais qu'est ce donc?
Voyons ce qu'il en disait il y a quelques temps dans
cet article en pdf paru dans le n° 358 de la Recherche.
Quand j’ai théorisé les « crêpes stellaires » il
y a une quinzaine d’années (en fait en 1982), c’est-à-dire les déformations soudaines des étoiles sur le point d’être
englouties par un trou noir, il n’existait aucun moyen de vérification
expérimentale . Ce n’est qu’aujourd’hui que des confirmations sont
apportées par les observations.
Jean Pierre Luminet lors d'une de ses dernières
interventions publiques.
Une étoile en train de se transformer en crêpe près
d'un TN.
Illustration: NASA/CXC/M Weiss
Le destin des étoiles qui s'aventurent trop près de
trous noirs, peut être plus violent que ce que l'on croyait. Elles sont déformées
par l'énorme force de gravité du TN, mais ce processus peut aussi déclencher
des réactions nucléaires qui les font exploser.
La force de gravitation du TN est plus importante du côté
le plus près de l'étoile ce qui la déséquilibre complètement et se fait
ensuite avaler par le TN, comme on peut le voir sur cette
animation Quick Time.
Nos amis de l'Observatoire de Paris, pensent que ce
n'est pas le seul danger que rencontre cette étoile, ce déséquilibre des
forces peut aussi déclencher une explosion nucléaire qui la détruirait de
l'intérieur. C'est ce qu'ils ont montré en conduisant des simulations numériques
avec comme modèle une étoile s'approchant d'un TN super massif.
Quand l'étoile s'approche suffisamment près du TN, ce
déséquilibre des forces l'aplatissent comme une crêpe (pancake en
anglais).
Les simulations montrent aussi que des explosions nucléaires
sont la conséquence de cet aplatissement. L'étoile sera complètement détruite,
mais une partie de la
matière de cette étoile ne sera pas absorbée par le TN, elle sera
propulsée dans l'espace hors de portée du TN par la force de l'explosion.
On pense que l'absorption de telles étoiles par un TN
a déjà été observée, probablement à une étape plus avancée, quand la
matière spirale autour du TN, se réchauffe et émet ainsi des UV et des X.
Galex (télescope spatial en UV) a probablement été
le témoin d'un tel événement et un autre par Chandra
et XMM- Newton (télescopes spatiaux en X)
On attend maintenant une observation de l'explosion
nucléaire même avant d'être en partie avalée par le TN.
UNE
NOUVELLE POPULATION DE GALAXIES : ELLES N'ONT QUE 500 MILLIONS D'ANNÉES! (23/08/2007)
L'INSU (Institut National des Sciences de l'Univers) communique
sur cette nouvelle population de galaxies au fin fond de l'Univers
Cet article dont les auteurs principaux sont Jean Paul
Kneib du LAM et Johan Richard du Caltech, est aussi paru en complet
(anglais) dans les
archives d'astrophysique en format pdf de 27 pages.
Une équipe internationale d'astronomes, à laquelle
participe un chercheur du Laboratoire d'Astrophysique de Marseille(1), semble avoir trouvé une nouvelle
population de galaxies dont la lumière aurait mis plus de 13
milliards d'années à nous parvenir.
Cette découverte, utilisant l'effet de mirage
gravitationnel, mettrait en évidence l'existence de galaxies alors que
l'Univers n'était âgé que de 500
millions d'années.
300 000 ans après le Big-Bang, l'Univers en expansion est devenu
transparent au rayonnement lumineux. Mais aucune étoile ne brillait encore,
et c'est pourquoi les astronomes nomment cette époque « les
Ages Sombres ».
La découverte des premières étoiles et des premières
galaxies qui commencèrent à briller dans l'Univers est l'un des objectifs
majeurs des cosmologues et motive la construction des futurs télescopes
comme le télescope
européen ELT (Extremely Large Telescope) et le télescope spatial JWST.
Ces recherches constituent un élément essentiel pour nous permettre de
comprendre comment notre Univers s'est formé et évolue au cours du temps.
En attendant de pouvoir utiliser les futurs instruments d'observation, les
astronomes ont recours à des techniques faisant appel à des phénomènes
naturels et aux lois fondamentales de la physique. L'une d'entre elles
utilise l'effet de
mirage gravitationnel prédit par Einstein et amplement vérifié
depuis. D'après la relativité générale, la lumière est déviée par le
champ gravitationnel. Au voisinage d'un champ gravitationnel fort, comme
celui des amas de galaxies les plus massifs de l'Univers, la lumière
provenant d'un objet lointain est donc fortement déviée. Si l'objet
lointain, l'amas de galaxies et l'observateur sont alignés, ce dernier voit
un arc lumineux. Cet arc correspond en réalité à la fusion de plusieurs
images de l'objet lointain. Ces images sont déformées, et ce qui intéresse
surtout les astronomes, elles sont amplifiées. La lumière provenant de
l'objet lointain est ainsi focalisée comme au travers d'un télescope, ce
qui permet de l'observer alors qu'il resterait autrement invisible.
Une équipe internationale d'astronomes a utilisé
cette technique en observant les amas de galaxies les plus efficaces en
termes d'agrandissement apparent, avec l'un des plus puissants télescopes
au monde : le télescope
Keck de 10m de diamètre, situé à 4200m au sommet du Mauna Kea à
Hawaii et équipé du spectrographe NIRSPEC.
Pendant 3 ans, 9 amas de galaxies ont été scrutés en
détail.
Les astronomes, dont Jean-Paul Kneib, chercheur au
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, auraient identifié 6 jeunes
galaxies formant activement des étoiles, à une distance de 13 milliards
d'années-lumière.
Ceci correspond à l'époque où l'Univers n'avait que
500 millions d'années, soit moins de 4% de son âge actuel.
S'assurer que cette nouvelle population de galaxies a été identifiée de
façon non ambiguë est excessivement difficile à de telles distances,
malgré de très nombreux tests réalisés cette dernière année par l'équipe
d'astronomes avec les meilleurs télescopes actuels. Cependant, de vieilles
populations d'étoiles ont été identifiées dans d'autres galaxies un peu
plus âgées que celles-ci. D'après les scientifiques, on peut donc
raisonnablement penser qu'au moins une partie des galaxies identifiées est
effectivement réelle.
Le grand nombre de galaxies trouvées semble indiquer qu'il existait à
cette époque une grande population de galaxies intrinsèquement peu
brillantes. Le flux ultraviolet ionisant de cette nouvelle population de
galaxies serait suffisant pour expliquer le phénomène de ré-ionisation de
l'Univers (ionisation des atomes d'hydrogène neutre du milieu
intergalactique) qui marqua la fin des « Ages Sombres ».
CHARON
: DES GEYSERS DE GLACE? (23/08/2007)
Le compagnon de Pluton, Charon, est le sujet d'une étude
de l'Observatoire Gemini Nord
(à Mauna Kea à Hawaï) qui a dirigé son système d'optique adaptative ALTAIR
couplé à l'instrument NIRI
opérant dans le proche IR; et qu'a-t-il remarqué? Il a détecté la
signature d'hydrates d'ammoniaque et de cristaux de glace parfaitement répartis
sur toute la surface de Charon.
Cela semble indiquer que de l'eau liquide mélangée
avec de l'ammoniaque est expulsée des entrailles de ce petit corps vers la
surface glacée. C'est à dire du cryovolcanisme, qui projette de l'eau vers
la surface et qui fige immédiatement; donc les entrailles de Charon posséderaient
de l'eau liquide grâce à l'action de l'ammoniaque qui élève la température
de fusion (agit comme un antigel!).
Le cryovolcanisme semble assez courant dans le fin fond
du système solaire : Encelade (Saturne), Europe (Jupiter), Ariel (Uranus);
mais ce volcanisme est dans ce cas favorisé par les forces de marée, ce
qui ne semble pas être le cas de Charon.
Les
scientifiques ont même calculé que la couche déposée devait être de l'ordre du mm tous les cent mille ans
Cette eau n'est pas de l'eau primordiale, c'est à dire
datant de l'époque de la formation du système solaire, car au bout d'une
longue période de temps elle deviendrait amorphe
suite à l'action des UV et des rayons cosmiques.
Cette découverte est importante car elle a des conséquences
sur les corps de la ceinture de Kuiper (les KBO au delà de Neptune) qui
sont similaires en composition à Pluton et Charon, on pense.
Illustration de Software Bisque. www.seeker3d.com, et
de Mark C. Petersen, Loch Ness Productions. Star field from DigitalSky 2,
courtesy Sky-Skan, Inc
VESTA
: ÉTAIT FORMÉ PLUS TÔT QUE CE QUE L'ON PENSAIT. (23/08/2007)
L'astéroïde Vesta, le deuxième plus gros après Cérès
était complètement formé (solide) 10 millions d'années après la formation de notre système
solaire.
Comment sait-on cela? Bonne question!
On a trouvé un petit morceau de cet astéroïde ici
sur Terre. Une météorite de l'Antarctique (pourquoi l'Antarctique :
facile, c'est tout blanc, donc les météorites se voient bien sur la neige)
que l'on pense venir de Vesta.
Ce sont des chercheurs
canadiens de l'Université de Toronto qui arrivent à cette conclusion.
Ils se sont intéressés à cette météorite
volcanique qui contient des cristaux de Zircon
qui est identique à la composition de Vesta; elle est du type
eucrites, c'est à dire d'origine volcanique. Ce sont les plus vieux
basaltes du système solaire.
Jusqu'à ce jour il était difficile d'étudier sérieusement
les zircons contenus dans les météorites eucrites à cause de leur
destruction et explosion en tout petits débris au moment de l'impact. Mais
nos chercheurs ont réussi à analyser aujourd'hui ces météorites trouvées
en Antarctique grâce à de nouvelles techniques.
Ils ont montré de façon certaine qu'elles se sont
cristallisées en moins de 10 millions d'années après la formation du système
solaire.
C'est ce qu'affirme le professeur Gopalan
Srinivasan du département de Géologie de cette université.
Les scientifiques pensent qu'à un certain moment,
Vesta a été chauffée rapidement et ensuite fondue et différenciée comme
sur Terre, l'énergie nécessaire à ce procédé étant due à la
radioactivité interne.
On n'arrivait pas jusqu'à présent à dater cette époque
et c'est grâce à la micro-sonde ionique du Swedish
Natural Histroy Museum que ces eucrites ont été analysés et qu'ils
ont trouvé des traces de Hafnium
182 (provient de la décomposition radioactive du Tungstène 182 de période
9 millions d'années).
L'Hf 182 est un très bon chronomètre pour déterminer
la formation du noyau des planètes, et le Zircon est un corps idéal pour déterminer
la proportion de Hf 182 car il en contient relativement de grandes quantités
(1 à 2%).
Le Zircon sur Terre et dans l'espace ont les mêmes
caractéristiques, ils apparaissent quand la roche en fusion se cristallise
ou quand ce refroidissement se produit suite à un impact violent, cela nous
donne ainsi des indications sur la période de formation des planètes du
système solaire qui semble donc être très tôt dans le calendrier
cosmique.
Voici des photos de Vesta prises par Hubble en Mai 1996
alors que cet astéroïde était proche de la Terre : 170 millions de km.
Image de gauche : On y remarque un cratère géant à
sa surface dû à un énorme impact ainsi qu'un pic au Pôle Sud.
Image de droite : Un modèle 3-D de ce corps.
Image centrale en couleur : Une carte topographique de
Vesta où le bleu représente les creux et le rose les bosses. On y remarque
le cratère d'impact de 450 km de diamètre.
Crédit photo : NASA/HST : Ben Zellner (Georgia Southern University), Peter
Thomas (Cornell University)
Les
dernières observations de l'observatoire spatial en X Chandra, ont
montré que des trous noirs super massifs grandissaient plus rapidement dans
les jeunes amas de galaxies, cela a bien sûr une influence sur les galaxies
de ces amas.
C'est en étudiant un échantillonnage d'amas et en
comptant la proportion de galaxies avec des TN super massifs croissant
rapidement (appelés aussi
Noyaux actifs de Galaxies ou AGN), qu'ils s'en sont aperçus. Les amas
de galaxies les plus jeunes (les plus distants) contiennent plus d'AGN que
les plus anciens (les plus proches).
Les
amas de galaxies font partie des structures les plus imposantes de
l'Univers, certaines de ces galaxies contiennent des AGN.
À l'origine, ces galaxies contenaient beaucoup plus de
gaz nécessaire à la formation d'étoiles et à la croissance des trous
noirs, qu'aujourd'hui. Ce "carburant" permettait ainsi aux trous
noirs de ces jeunes amas de grossir plus rapidement que leurs équivalents
dans des amas plus proches.
Dessin montrant l'évolution rapide d'un TN devenant un
AGN au centre d'une galaxie.
Un disque de gaz chaud est avalé par le centre du TN
et celui ci est entouré par un tore de gaz et de poussières plus froids.
Illustration: NASA/CXC/M.Weiss
Les trous noirs dans ces amas jeunes sont comme des
piranhas dans un aquarium rempli de nourriture, d'après l'image de Jason
Eastman de l'OSU (Ohio State University), auteur principal de cette étude.
Il a avec son équipe utilisé Chandra pour déterminer
la fraction d'AGN dans 4 amas de galaxies différents situés à de très
grandes distances (à approximativement la moitié de son age), il a ensuite
comparé cette valeur avec la proportion trouvée pour des amas plus près
de nous.
Le résultat de ces comparaisons montre que la
proportion d'AGN dans les amas les plus distants est 20 fois plus importante que dans les amas
proches. Les AGNs extérieurs à ces amas sont également plus communs quand
l'Univers est plus jeune, mais seulement d'un facteur de deux ou trois sur
la même période
C'est une preuve caractéristique de la présence de
ces TN piranha.
Les deux amas de galaxies appelés CL 0542-4100 et CL
0848.6+4453 font partie du lot étudié comportant des AGN, on peut voir les
images prises par Chandra sur
cette page. La plupart des AGN détectés (5 dans chaque amas) émettent
dans le bleu (haute énergie X).
L’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence
spatiale italienne (ASI) ont
annoncé aujourd’hui le nom retenu pour la mission de Paolo
Nespoli, qui fera partie de l’équipage STS-120 devant embarquer à
bord de la navette en octobre prochain à destination de la Station spatiale
internationale (ISS).
La mission a été baptisée Esperia, du nom mythique
par lequel les Grecs désignaient la péninsule italienne dans l’Antiquité.
En effet, la mission de Paolo Nespoli sera une vitrine
de la technologie européenne puisqu’elle livrera à la Station l’élément
de jonction n°2 (Node
2) fabriqué par l’Italie. Ce nom évoque également le rôle
visionnaire de l’ASI au sein du programme ISS, celle-ci fournissant à la
NASA, au titre d’un accord bilatéral, trois conteneurs de fret pressurisés,
les
MPLM, dont le développement a été confié à l’industrie italienne.
Cet accord avec la NASA a permis à l’ASI d’obtenir
six occasions de vol. L’étroite coopération entre l’ESA et l’ASI a
conduit au choix de Paolo Nespoli, membre du Corps des astronautes européens,
pour la mission Esperia. Le premier bénéficiaire de ces occasions de vol a
été Umberto Guidoni, qui a passé 10 jours à bord de l’ISS en avril
2000.
Un accord concernant la gestion commune de cette
mission capitale a été signé le 19 juin 2007 pendant le Salon du Bourget
par le Professeur Giovanni F. Bignami, Président de l’ASI, et Daniel
Sacotte, Directeur Vols habités, Microgravité et Exploration à l’ESA.
« L’Italie est l’un des principaux acteurs européens
dans le domaine spatial », commente Simonetta di Pippo, qui dirige le
Programme de sciences spatiales et d’exploration (Osservazione
dell’Universo) de l’ASI, ajoutant : « Comme son nom l’indique, la
mission Esperia témoigne de l’engagement à long terme de l’Italie dans
l’exploration spatiale et se fait l’écho de notre vision ainsi que de
nos ambitions pour l’avenir. Elle constitue un nouvel exemple des capacités
de l’industrie italienne, qui conditionnent notre investissement dans les
programmes spatiaux européens, notamment le programme d’exploration
Aurora. »
Avec la mission Esperia, Paolo Nespoli accomplira son
premier vol spatial. Pendant les opérations complexes d’assemblage qui
sont prévues, il jouera un rôle essentiel auprès de ses six coéquipiers
lors de l’installation de l’élément de jonction n°2 (construit par
Thales Alenia Space), en coordonnant les activités depuis l’intérieur de
la navette pendant quatre sorties dans l’espace. Ses autres responsabilités
couvrent la conduite d’un programme conjoint ESA/ASI d’expériences de
physiologie humaine et de biologie et une assistance à la maintenance et à
l’exploitation des systèmes embarqués de l’orbiteur.
« Premier module de fabrication européenne à être
lancé, l’élément de jonction n°2 est essentiel pour l’avenir de l’ISS
», déclare Daniel Sacotte. « Il
servira de liaison avec les laboratoires Columbus de l’ESA, Destiny des États-Unis
et Kibo du Japon, et de point d’ancrage pour le véhicule de
transfert japonais HII. Il comportera également un adaptateur pour
l’amarrage de la navette et servira de point de fixation pour les MPLM.
Les scientifiques et les ingénieurs du monde entier attendent avec
impatience la livraison de cet élément. »
La mission Esperia se caractérise également par la
participation du ministère italien de la Solidarité sociale. Afin de
souligner le droit de tous les citoyens européens à l’égalité des
chances, Paolo Nespoli se fera le représentant des Européens et des
Italiens pendant son séjour dans l’espace, emportant en orbite avec lui
des témoignages recueillis par ce ministère.
Notre ami Émile Braunthal-Weisman, nous fait parvenir
suite au rapport sur la
conférence de S Reynaud sur l'effet Pioneer, cette note qui sera publiée
prochainement dans Astronomy & Astrophysics.
Bien entendu ce papier est en anglais amis je crois que
tout le monde peut comprendre les grands principes.
Paper presented by Émile Braunthal-Weisman. July2007.
Pioneer Anomaly.
Résumé
: L'étude de la course des sondes Pioneer dans l'espace galactique a laissé
apparaître un ralentissement que les physiciens ne parviennent pas à
expliquer. Cette anomalie met la communauté scientifique en émoi et les
physiciens envisagent toutes sortes d'hypothèses allant d'une cause inhérente
au fonctionnement des sondes jusqu'à la remise en question des théories de
la gravitation ou de la structure de l'espace. (voir note 1 plus bas)
Pour rendre compte de ce que l'on nomme maintenant la
"Pioneer Anomaly", il faut tenir compte du fait que tous les corps
sont en mouvement autour du centre de notre Galaxie.
Abstract: The study of Pioneer probes' journeys through
galactic space shows that these probes slow down in a way physicists are not
able to explain which has confused the scientific community. Physicists have
proposed a range of hypotheses to explain the phenomenon, from
malfunctioning of apparatus to the need to review theories of gravity and
space. 1
To understand the anomalous facts known as Pioneer
Anomaly, one must take into account the fact that all bodies are moving
around the centre of our Galaxy.
The Problem
John D.
Anderson, in charge of the survey of the Pioneer programme for the Jet
Propulsion Laboratory of NASA, observed in the early 1980s, that the speed
of the Pioneer spacecraft launched in 1972 and 1973, was slower than
expected.
When all
known forces acting on the probes were assessed, there remained a small
unexplained factor. This was called the Pioneer Anomaly. It caused a
constant sunward acceleration on the probes of (8.74 ±
1.33)x10-10 ms-2.
The Hypothesis
Anderson
assessed all the possible explanations for the Pioneer Anomoly:
Gas
leaks from the probes' radioisotope thermoelectric generators (RTG)
Thermal
radiation pressure from the RTG
Errors
in observation, measurement or calculation
Kuiper
belt effect.
Galactic
dusts.
Radiation
pressure of sunlight;
Feedback
effect of the antenna acting like a solar sail.
Solar
wind or cosmic rays
Unidentified
galactic matter or black matter that exert a gravitational effect.
None of
these factors adequately explained the anomaly and it was suggested that
some laws of space and time may be wrong and need adjustment, such as:
Clock
acceleration between coordinates of Ephemeris Time and International
Atomic Time.
Newton
and Einstein's law of gravity may not be accurate for very large
distances. (MOND)
Down-scaling
of photon frequency which would obviate the need for the expansion of
the Universe and would produce a similar effect to the Hubble parameter.
The Means
Deployed
The
possible effects of each of these factors were not sufficiently proven to
explain this anomaly. Even Milgrom's theory: MOdified Newton Dynamics (MOND),
which could have led to an accurate result, but lacked theoretical
justification.
With Slava Turyshev, a specialist of theoretical
gravitation, Anderson undertook the analysis of all the archived records of
Pioneer data since 1972. 30 years of data for Pioneer 1 and 20 years for
Pioneer 2, contained on about 400 magnetic tapes.
A
worldwide collaboration, called by the Planetary Society, the Pioneer
Explorer Collaboration has been created to study the different hypotheses
and to analyse records of the flights of the probes.
A first meeting was held at the University of Bremen
(May 18-19, 2004), another at the International Space Science Institute (ISSI
) (Nov. 6-10, 2005) and a third meeting of ISSI was held at Bern,
Switzerland, (Feb, 19-23, 2007). Another is planned for Feb. 18-22, 2008.
The Solution
All the
solutions studied by Anderson, Turyshev and others, were based on Einstein's
relativistic space. But the simplest solution is to consider the movement of
Pioneer probes in the 3-dimensional space of the galaxy as shown below.
Pioneer
probes were launched in the ecliptic plane. This plane is practically
perpendicular to the galactic plane of the solar system. Thus Pioneer probes
move away from the plane on which the sun gravitates around the galactic
centre. So, they then have different galactic planes to that of the solar
system.
The sun
is at approximately one hundred light years from the median (equatorial)
plane of the Galaxy. The plane of its orbit is thus inclined so that it will
cut the median plane of the galaxy in the future. The planes of both Pioneer
probes are inclined in the same way, as represented in the diagram below
(Fig. 1). But the inclination of these planes is different to that of the
sun, because they will cut the galactic median plane at the same point.
Plane of the orbit of Pioneer 2
Fig. 1- Planes of the orbits of the sun and those of
the probes
will meet in the median plane of the galaxy
As the
sun and the probes move around the centre of the galaxy at about 240 km per
second on planes that are not parallel, the distance between them will vary.
If we find that the time necessary for a signal to travel to the probe and
back is less than previously, it means that the speed of the probe is
greater or that the distance is less than expected.
Arrows on
Fig. 1 indicate how the sun and the probes are moving on their respective
orbits. As the probes move at the same galactic speed as the sun on planes
that will meet somewhere in the median plane of the Galaxy, these plans
cannot be parallel.
One can
calculate the angle between the plane of the sun and that of a probe. If the
distance between the actual position of the sun and the point where it will
reach the medium galactic plane is 300 light years (about 2.84.1015 km) and
the speed with which probes are moving away from the sun is about 11 km/s.Therefore, the angle between the plane of the probe and the plane of
the sun will increase by da
per second:
tan
da
= vsinb/d
= 11/2.84.1015
With v the speed of the probe ; b
the angle between the direction of the speed of the probe and the plane of
the galactic orbit of the sun (here we assume that this angle is close to p/2)
This means that the distance between these two planes
will not increase because of the speed of the probes but by a reduced amount
as shown below (Fig. 2).
Fig. 2 – The plane of the sun and those of the probes
make an angle
between them which increases by da
per second.
Therefore,
each second, the distance between the plane of the sun's orbit and that of
the probe will be smaller than that which results from a calculation taking
into account the speed of the probe. This effect accumulates over time and
contributes to a negative acceleration of the probe.
This
acceleration can be expressed as:
Where v is the speed of the probe on its galactic orbit
( v = 240000 m/s) and we obtain:
While John Anderson and Slava Turyshev of the Jet
Propulsing Laboratory find:
8.74 ±
1.33 .10-10 ms-2
The
results obtained by this simplified method correspond well with the
observations. Reciprocally, by integrating accurate data about the
trajectories of the probes (speed, distances and directions in relation to
the galactic centre, inclination of the galactic plane of the sun, etc) it
is possible to obtain the precise position of the sun in relation to the
galactic median plane.
The above
methodology can also be applied to the calculation of the variation of the
speed of both probes under or above the galactic orbit of the sun.
Note 1 –
Publications on this topic are numerous, but most of them refer to papers
from John D. ANDERSON and Slava TURYSHEV of the Jet Propulsion Laboratory ofNASA.
Main
publications and Conferences are :
John D.
ANDERSON and Slava TURYSHEV, Physics World journal, sep. 1, 2004.
Robert Roy
BRIT, Space.com, Oct. 18, 2004
Conference
on the Pioneer Anomaly, Zarm, Bremen, 18-19, May, 2004
John D.
ANDERSON, Philip A. LAING, Eunice L. LAU, Anthony S. LIU, Michael Martin
NIETO, Slava TURYSHEV, General Relativity and Quantum Cosmology, Phys. Rev.
Mar. 10, 2005
S.
Turyshev, Pioneer Anomaly Project, Planetary Society, Mar. 28, 2007
A
conference on this topic is scheduled for Feb. 18-22, 2008.
Merci d'envoyer vos commentaires sur cet article
directement à Émile BW.
CASSINI-SATURNE:
L'ORIGINE DE L'ANNEAU G. (23/08/2007)
(Photos : NASA/JPL).
Les scientifiques de l'équipe Cassini semblent
avoir identifié l'origine d'un des anneaux les plus mystérieux de
Saturne, c'est à dire l'anneau G. serait dû à des particules de glace provenant d'un autre arc situé dans la zone
interne de cet anneau et situé à approximativement 167.500 km du centre de
Saturne.
Ces
particules sont confinés à l'intérieur de cet arc à cause des effets
gravitationnels de Mimas. (un peu comme on le remarque aussi pour les arcs
de Neptune).
Des micrométéorites entrent en collision avec ces
particules de glace éjectant de plus petites particules de la taille de
grains de poussière (1 à 10µ) qui illuminent l'arc.
Le plasma dû au champ magnétique de cette planète
aux anneaux attire ces particules continuellement vers l'extérieur créant
ainsi l'anneau G. ces résultats paraissent dans le Journal
Science dont le
supplément de calculs et des figures est disponible gratuitement sur le
Net.
En cliquant sur l'image de gauche, on peut voir (mal et
trop rapidement) la vidéo de 4,4MB montrant l'anneau G sur une révolution
complète, où l'on voit l'arc sur la partie interne de l'anneau
Cette vidéo est composée de 70 images prises sur une
période de 20 heures (période des particules de l'anneau : 19,6 heures)
les 19 et 20 Sept 2006 d'une distance moyenne de 2 millions de km.
Cet arc orbite à une distance exacte de 167.496 km du
centre de Saturne (l'anneau G est lui à 172.600km) , il fait 250km de large
et est réparti sur 60° approximativement (1/6 de la circonférence).
Les scientifiques pensent que ce sont les particules de cet arc qui alimentent
l'anneau G à cause des effets électromagnétiques de Saturne.
Les anneaux ont été numérotés dans l'ordre de leur
découverte, à partir de la surface de Saturne on trouve : D, C, B, A, F ,
G, et E.
Rappelons que le diamètre des anneaux principaux (A, B
et C) est du même ordre de grandeur que la distance Terre-Lune et que son
épaisseur est extrêmement faible relativement.
Des chercheurs de la Boston University (équipe menée
par le Professeur Michael Mendillo) viennent
de publier les premières informations sur comment les gaz du petit
satellite Io (quand même à peu près de la même taille que notre
Lune) provoquent les plus importants nuages de gaz visibles du système
solaire.
Ce satellite posséderait une centaine de volcans en
activité, le propulsant ainsi en numéro des corps volcaniques actifs de notre système
solaire.
Parmi tous les gaz émis, on trouve notamment du Sodium
qui émet la même lumière jaune que nos lampes d'éclairage des routes et
autoroutes sur Terre.
Ces atomes de Sodium (Na) se retrouvent aussi autour de
Jupiter sous forme de nébuleuse très peu visible de Terre.
Les chercheurs du département des sciences spatiales
de cette université, ont mis au point une nouvelle technique (HDI) pour
photographier ces émissions.
Ces nouvelles images viennent d'être publiées dans le
numéro du 19 Juillet 2007 de Nature.
(crédit images : Mendillo BU)
Ces nouvelles images révèlent les zones où le Sodium
s'échappe de ce corps. Le Sodium s'échappe à cause des bombardements de
particules très intenses, et va alimenter un tore de plasma autour de
Jupiter causé par le champ magnétique de la planète géante. Ce tore se déplace
à la vitesse de Jupiter en une dizaine d'heures beaucoup plus rapidement
que Io sur son orbite (2 jours).
La zone noire correspond à une zone où la lumière de
Io était trop importante et masquait l'émission de gaz.
Schéma montrant vue de la Terre, la configuration
Jupiter/Io et les deux régions d'émission de la figure précédente. On a
représenté aussi le flux de plasma (torus flow).
(crédit images : Mendillo BU)
Les observations ont été effectuées avec le télescope
de 4m Maui d'Hawaï. La difficulté a été de distinguer les signaux très faibles des atomes de
Sodium par rapport à la surface très brillante de Io et à l'éclat de
Jupiter, sans parler des truculences atmosphériques terrestres.
C'est l'emploi du système HDI qui a permis de résoudre
ces problèmes, tout d'abord en prenant des expositions très faibles (1/60
sec afin que l'atmosphère soit stable) et ensuite en séparant le spectre
de la lumière de Io en bande de longueurs d'onde très étroites. Ensuite
on devait repositionner Io à la bonne place sur toutes les images récoltées.
Plus de 60.000 images en une heure ont été prises et
stockées dans leurs ordinateurs. Un traitement numérique adapté a ensuite
été utilisé afin d'arriver aux résultats décrits.
Elles ont aussi validé le fait que plus d'une centaine
de volcans sont en activité sur Io.
Du même magazine, un article sur les
éruptions de Io, plus ancien (anglais).
PHOENIX
: MARS OR BUST.(23/08/2007)
Pour ceux qui ne comprennent pas; la phrase du titre
est par analogie avec la ruée vers l'Ouest (et vers l'or) des pionniers américains,
sur leurs caravanes était écrit : "California or bust" (La
Californie ou la mort).
Donc la mission américaine Phoenix a parfaitement
décollé de Cape Kennedy ce 4 Août 2007 à bord d'une fusée delta II.
Six corrections de courses sont prévues avant l'arrivée
(théoriquement 25 Mai 2008) vers son but au Pôle Nord martien, le carré
indiqué sur la carte ci contre. La première a été effectuée
correctement le 10 Août, la deuxième est prévue mi-Octobre.
Image credit: NASA/JPL-Caltech/Washington Univ. St.
Louis/ Univ. of Arizona
"Marquant un coup d’envoi dans la coopération
internationale et la création d’un réseau interplanétaire, la sonde
Mars Express de l’ESA surveillera l’atterrisseur Phoenix de la NASA dans
son approche de la surface de Mars.
Phoenix, doit atterrir sur la planète rouge au printemps 2008. La mission
étudiera l’environnement de Mars et recherchera en dessous du paysage
glacial et stérile l’existence de conditions favorables à une vie passée
ou présente.
À la demande de la NASA, la sonde européenne Mars
Express suivra la phase de d’entrée, de descente et d’atterrissage
(EDL, Entry Descent and Landing) de Phoenix.
La partie critique de la descente durera environ 13
minutes. Pendant ce temps là, la sonde transmettra un flux continu
d’informations à deux satellites de la NASA en orbite autour de Mars.
Pour plus de sécurité, la NASA a demandé à Mars Express, en orbite
autour de Mars depuis décembre 2003, de surveiller également la phase EDL.
Mars Express a été choisi parce que son orbite
elliptique lui offre en principe une vision permanente de l’atterrisseur,
avec qui la sonde peut communiquer sur des durées plus longues.
Mars Express optimisera son orbite
de manière à pouvoir surveiller Phoenix en permanence pendant la phase
EDL. L'ajustement final d'orbite nécessaire sera déterminé quelques
semaines après le lancement de l’atterrisseur. Les réglages finaux
seront effectués en avril, immédiatement avant la phase EDL de Phoenix.
(dessin d'artiste de l'atterrissage ; Crédits:
NASA/JPL (C.Waste))
Selon Fred Jansen, chef de mission de Mars Express de
l’ESA, « parmi les instruments embarqués de Mars Express, le système
Mars Express Lander Communications (MELACOM) est conçu pour communiquer avec des sondes situées à la
surface de la planète. Destiné à l’origine à l’atterrisseur
Beagle 2, malheureusement perdu, il pourra servir à communiquer avec
Phoenix. »
Il est possible que la sonde communique avec
l’atterrisseur non seulement pendant la phase EDL, mais également pendant
tout le reste de la mission, prévue pour durer 90 jours.
« La NASA dispose encore de deux autres sondes actives
à la surface de Mars. Lorsque Phoenix les rejoindra mi-2008, de nombreuses
données devront être relayées vers la terre. Si l’on nous demande de
contribuer à la transmission des communications par Mars Express, nous
essaierons bien sûr de satisfaire cette requête. »
En plus d’une assistance pendant la phase EDL, la
NASA a également demandé à l’ESA de prendre en charge le lancement de
Phoenix à partir de sa station au sol de Kourou, en Guyane française. "
Toutes
les nouvelles de Mars Express depuis le début dans les archives de ce
site.
L'ÉVOLUTION
DE M1 EN ANIMATION. (23/08/2007)
Notre ami Éric Lemaître du club VÉGA de Plaisir
(Yvelines) nous conseille un site où l'on voit l'évolution
de la nébuleuse du Crabe (M1) entre 1950 et 2001.
On remarque le déplacement de certaines étoiles sur
50 ans.
C'est sur le site de nos amis d'Astroqueyras,
observatoire de St Véran, le plus haut de France, situé dans les Alpes à
2900m, 100m de plus que le Pic du Midi.
UN
SITE INTERNET À DÉCOUVRIR :.IMAGES 3D DE FLASHESPACE.
(ce paragraphe est le
votre si vous avez un site astro à nous faire connaître, n'hésitez pas
à nous contacter)
Images
3D de notre ami Jean Etienne en Belgique qui nous recommande ce site de
flashespace.
flashespace.com vient de mettre en ligne une page
regroupant quelques liens d’articles richement illustrés d’images en
3-D.
Alors, si vous possédez une paire de lunettes anaglyphes (bleu à
droite-rouge à gauche), nécessaires pour voir ce type d’images, visiter
l’intérieur de la Station, émerveillez-vous devant les premières images
en 3-D du Soleil ou encore baladez-vous sur la
surface de Mars ou survolez-la !
De la guerre des étoiles
à la coopération internationale en passant par les technologies que la
recherche spatiale apporte à notre vie quotidienne, voici le récit complet
d’une aventure humaine où l’imagination et la volonté font vaciller
les frontières du possible.
Le préface du livre
est de JF Clervoy, un des astronautes français.
Cette histoire de la
conquête de l'espace n'est pas une simple chronologie; un récit thématique
suit les premiers balbutiements des années 1950-1960.
Signalons aussi que
cet ouvrage contient beaucoup d'illustrations tout à fait nouvelles issues de collection
personnelle de l'auteur.
Voici le plan adopté
pour ce livre :
Première partie : Et le rêve millénaire devint réalité.
On débute bien sûr
par le lancement du premier satellite et de la stupeur de l'Occident, puis
des "premières" suivantes effectuées par l'URSS : Gagarine,
sondes lunaires, face cachée de la Lune etc..; l'espace est définitivement
soviétique en ce début d'ère spatiale.
L'auteur en profite
ensuite pour nous décrire les prémisses de cette aventure; avec les
glorieux anciens.
On évoque ensuite les
enjeux de cette course, la victoire finale des Américains.
Le rôle des Européens
est aussi évoqué avec les tourments de la fusée Europa et les débuts de
la fusée Ariane, grâce (si l'on veut) au refus des Américains de laisser
les Européens utiliser de façon commerciale le satellite Symphonie (franco
allemand) lancé aux USA. Cela nous a motivé pour créer l'Europe de
l'espace.
Deuxième partie : Bilan de 50 ans d'espace.
Depuis 1957, plus de
5500 satellites ont été mis en orbite, il n'en reste que quelques
centaines d'actifs aujourd'hui, tout ceci grâce aux performances de plus en
plus grandes des lanceurs.
Rôle de l'Homme dans
l'espace, ses succès et ses échecs aussi bien au sol (US) que dans
l'espace (Russes).
J Villain s'attache
ensuite à décrire cette conquête spatiale planète par planète, c'est
l'Univers qui devient banlieue de la Terre comme il le dit dans une tête de
chapitre. Nombreux détails étonnants de la petite histoire et des petits
secrets sur ces missions, notamment martiennes et sur la paranoïa des
services secrets soviétiques.
Cette partie se
termine par l'espace au service des terriens : communications, GPS, météo,
espionnage etc..
Troisième partie : Vers l'Homme cosmique?
Un nouvel ordre
spatial semble naître, où les USA mais aussi d'autres puissances régionales
veulent tenir leur rang , comme la Russie, la Chine, l'Inde . Mais l'espace
militaire progressa aussi avec ses multiples dangers.
Arrivera t on à
percer les secrets de l'Univers et découvrir une vie extra terrestre?
Pourra t on dévier un jour des astéroïdes tueurs se dirigeant vers notre
planète, ira ton sur Mars, ce sont quelques uns des défis des prochaines
50 années.
L'auteur termine son
livre par l'appel de l'espace en citant Mark Twain : Ils ne savaient pas que
c'était impossible, alors ils l'ont fait.