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Physique : quelques brèves

cosmologie, astronomie, physique quantique

 

- L’énergie noire contrôle la croissance des amas de galaxies

L’histoire de l’Univers, une lutte entre la matière noire et l’énergie noire pour le contrôle des amas de galaxies.

Il s’agit bien sûr de la constante cosmologique. Des observations menées à l’aide du satellite Chandra montre qu’elle n’accélère pas seulement l’Univers mais contrôle aussi la croissance des amas de galaxies.

Imaginons, dans un modèle de cosmologie relativiste, une substance extraordinaire dont la densité reste constante dans l’espace même lorsque celui-ci s’étire, que se passerait-il alors ?

Il arrivera nécessairement un moment où la quantité de cette substance dominera celle de la matière et l’on peut même montrer qu’elle sera capable d’entraîner une accélération de l’expansion du cosmos. Cette substance magique existe, les astronomes l’ont observée à l’aide des supernovae en 1998 et on lui a depuis donné le nom d’énergie noire...

Sa nature exacte est toujours mystérieuse mais son interprétation la plus simple est celle d’une énergie du vide quantique.

C’est au niveau des amas de galaxies que la meilleure preuve et la plus précise à ce jour de l’existence de l’énergie noire vient d’être obtenue.

L’énergie noire découlerait alors des simples fluctuations quantiques des champs de matière et d’interactions que l’on observe dans le cas de l’effet Casimir.

On sait que c’est la matière noire qui a servi de germe à la formation des galaxies et des grandes structures que sont les amas de galaxies. Or, même si l’expansion de l’Univers ne commence vraiment qu’au-delà des amas (l’attraction gravitationnelle de la matière noire étant trop forte pour que l’expansion de l’espace se produise), le taux de croissance de la taille des amas par rassemblement des galaxies doit, lui, être le produit d’un compromis entre la force de gravitation de la matière noire des amas et le taux d’expansion de l’Univers.

- Zoom sur le trou noir de notre galaxie

Image du centre de la Voie lactée dans l’infrarouge proche (bande K) à la limite de diffraction (60 milli-arcsecondes) d’un champ de 18 x 15 secondes d’arc autour du centre de notre Galaxie (flèches), obtenue avec l’instrument d’optique adaptative NAOS/Conica sur le 4ème télescope UT4 (Yepun) du VLT le 3 mai 2002. Les positions radio de 7 étoiles à émissions maser SiO ont servi à aligner les images radio et infrarouges à 10 milli-arcsecondes près. Crédit : OBSPM

Cette masse est désormais connue avec précision et représente 4,31 millions de masses solaires. Les raffinements dans les mesures, en particulier à l’aide de radiotélescopes ont montré que cette masse est contenue dans un volume dont le diamètre est inférieur à la distance de Mercure au Soleil. Seul un trou noir supermassif présent au centre de la Voie lactée peut expliquer ces observations.

Comme sous-produit de ces études, les astronomes peuvent maintenant localiser le centre de la Voie lactée avec plus de précision. Il est situé à 8,33 ± 0,35 kpc (kiloparsecs), soit environ 27.000 années-lumière. En outre, on sait aussi que la masse totale mesurée dans la région occupée par Sagittarius A* est bien celle du trou noir, à 95%. Cette observation pose des bornes pour la présence de la matière noire, dont on pense qu’elle doit être plus abondante dans le noyau d’une galaxie que dans le disque, ou le halo pour une spirale.

- Localisation d’Anderson en 3D

A très basses températures, les électrons se comportent plus comme des ondes que comme des particules. Dans un matériau désordonné, comme un métal contenant des impuretés, ces ondes interfèrent entre elles de manière destructive. En somme, elles s’annulent les unes les autres, ce qui se traduit par le blocage – la localisation – des électrons dans le matériau, empêchant ainsi le courant de circuler.

On découvre dans les années 1980 que la localisation d’Anderson pourrait ne pas se limiter aux électrons mais s’appliquer aussi aux ondes "classiques", comme la lumière ou les ondes acoustiques, un peu plus faciles à manipuler.

C’est pourquoi les chercheurs du LPMMC et de l’université de Manitoba ont préféré employer des ondes acoustiques à température ambiante. Il leur aura tout de même fallu trois ans pour préparer l’expérience. Elle a consisté à envoyer des ultrasons dans un milieu désordonné formé de petites billes d’aluminium. En analysant les ondes transmises à la sortie du dispositif, ils ont pu observer, sans qu’aucun doute ne soit permis, plusieurs manifestations de la localisation d’Anderson. Point fort de cette réussite, qui vient s’ajouter à la récente démonstration réalisée à l’aide d’atomes froids par le groupe d’Alain Aspect.

 

- Les tremblements de terre réveillent les volcans

Une analyse minutieuse des deux plus grands tremblements de terre du siècle passé en Indonésie indique une relation avec des éruptions volcaniques survenues après les événements, quelquefois à plusieurs centaines de kilomètres des épicentres. De quoi avancer la possibilité de prochaines éruptions volcaniques.

Dans la revue Earth and Planetary Science Letters, l’équipe montre que la fréquence des éruptions des 15 volcans situés dans un rayon de mille kilomètres des épicentres durant l’année qui a suivi ces deux secousses a quadruplé.

Sur la base de cette constatation, David Pyle suggère que les scientifiques tentent de dépister les prémices d’événements volcaniques en Indonésie consécutifs au grand tremblement de terre de 2004 et des deux secousses de 2007. Quatre éruptions se sont déjà produites parmi les 36 volcans actifs de l’île de Sumatra, suggérant un lien de cause à effet.

L’équipe de scientifiques a déterminé que plusieurs séries de séismes importants se sont succédé à cet endroit avec une fréquence de 200 années, au XIVe siècle, à la fin du XVIe siècle et 1797 à 1833. Il serait logiquement possible que le grand tremblement de terre de septembre 2005 soit également le premier d’une prochaine série à venir.


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9 réactions à cet article    


  • Olga Olga 2 janvier 2009 14:28

    " même si l’expansion de l’Univers ne commence vraiment qu’au-delà des amas... "
    Qu’est-ce que l’au-delà des amas ? au-delà à quel niveau (temps, taille, masse, énergie... ?) ?


    • Aleth Aleth 2 janvier 2009 19:26

      Au-delà des amas il y a les super amas, et l’expansion commence à vraiment se "manifester" à partir de là. En deça, la force gravitationnelle permet la cohésion des corps et l’expansion se fait bien moins ressentir. Donc dans ce cas c’est en terme d’échelle.


    • christophe nicolas christophe nicolas 15 octobre 2013 22:43

      Là, tu auras moins mal à la tète, enfin je crois si tu es un peu physicienne : Jean-Claude Pecker est astrophysicien, professeur honoraire au Collège de France et membre de l’Académie des sciences. Le problème c’est qu’il leur un mécanisme pour la lumière fatiguée. Il l’aurons bientôt mais il y a d’autres enjeux autrement importants.

      Ne croit pas surtout pas toutes ces choses d’astronomie... Regarde :collectif contre le big bang

      « Bien sur, si l’on ignore les observations contradictoires, on peut alors prétendre avoir une théorie élégante ou solide. mais ce n’est pas de la science. »

       Halton Arp, (Science News, 27 Juillet 1991)

       


    • Deneb Deneb 2 janvier 2009 18:15

      Quand on refroidi cet alliage, conducteur à temperature ambiante, mais isolant proche du zéro absolu, à quelle temperature se fait cette transition ? Cette transition conducteur-isolant se fait-elle sur quelques degrés ou est-elle abrupte, je veux dire est-ce que le matériau devient isolant en une fraction de degré ?


      • jfbiz 2 janvier 2009 21:14

        Je ne sais pas trop, ... mais d’après la source, c’est brutal :"capables de devenir brusquement isolants lorsqu’ils sont fortement refroidis, en dessous de quelques kelvins"

        Je pense que le phénomène est à rapprocher des supraconducteurs : un vrai effet quantique (donc brutal) qui fait chuter la résistance d’un coup. Pour les supraconducteurs, j’ai cru comprendre qu’il faut s’imaginer des paires d’électrons dans un état semblables pour parvenir à la supraconductivité !

        Attendons l’avis des spécialistes !


      • HELIOS HELIOS 3 janvier 2009 00:21

        Personnellement, et en ayant une reflexion simple (je ne dis pas simpliste), je voterai pour une transition brutale.

        En effet si on considère que la conductivité est liée a la possibilité de "migration" d’electron sur la couche exterieure des atomes... ces couches ayant des niveaux d’energie bien définis, la baisse de temperature ne va pas faire varier ces couches de manière continue, mais de manière discrete.

        Donc, l’effondrement de la couche exterieure, provoquée par la disparition de l’energie qui la maintient séparée du noyau, va couper automatiquement les transitions electroniques et donc la conductivité.

        Il reste maintenant une hypothèse possible... que se passe-t-il lors de l’effondrement des couches ? pour l’H, pas de problème, il n’y en a qu’une, donc l’hydrogène-metal est conducteur puis isolant... mais pour tous les autres metaux... est-ce que toutes les couches s’effondrent ensemble a une temperature donnée ou s’effondrent-elles successivement ? dans ce dernier cas, mais a priori, non, cela a-t-il une influence sur la conductivité ?...

        Si un vrai pro a une explication, je mourrais moins bête...


      • Deneb Deneb 3 janvier 2009 09:25

        Helios : merci pour vos lumières. Je pensais que, si la transition est brusque, il y a certainement des applications insoupçonnées à tirer de cette particularité - avec mes modestes conaissances je rapproche le phenomène à l’effet tunnel, qui, d’après ce que j’ai compris exploite le mince "no man’s land" entre le contact et le non-contact. L’exploitation de l’effet tunnel a ouvert la porte à des technologies inimaginables quelques années auparavant - la manipulation de la matière atome par atome. On pourrait donc également exploiter le moment de la transition isolant-conducteur pour manipuler les electrons, la decouverte est à mon sens un grand pas en avant vers l’ordinateur quantique. De plus, le phenomène serait particulièrement facile à exploiter dans l’environnement spatial, où regnent les temperatures proches du zéro absolu, donc, un coup de pouce pour nos satellites. There’s plenty of room on the bottom, comme disait le nobelisé Richard Feynman.


      • HELIOS HELIOS 3 janvier 2009 00:41

        Autre reaction, mais rien a voir avec l’interrogation de Deneb...

        A-t-on le droit de poser une question au specialiste des tremblements de terre et des volcans ?

        Pretendre donc qu’un tremblement de terre est precurseur de l’apparition d’une activité volcanique me parait osé.
         
        En effet, si on considère que le mouvement des plaques continentales est génératrice de tremblement de terre par le jeu des forces de pressions et leurs liberations lentes ou brutales rien ne dit que ces liberations sont suceptibles de generer des "cassures" dans les couches profondes permettant la resurgence de volcans (ou leur reactivation). D’ailleurs les volcans et leur cheminées ont-ils besoins de tremblement de terre pour que les pressions accumulées dans les poches arrivent a "crever" les abcés en surface ?

        Il est evident que certains monvements de plaques vont provoquer OU NON (cas de subduction) des tremblements de terre. Dans certains cas il y aura egalement des cisaillements qui peuvent faciliter la mise en eruptions de volcans "fragiles" ou carrement pret a l’erruption. mais cela me semble loin d’être obligatoire.

        En conclusion, s’il est possible que les tremblements de terre peuvent favoriser les erruptions volcaniques cela n’est pas une obligation. Cela dit, il est quand même prudent, apres un tremblement de terre, de suivre les volcans concernés...


        • Jean Zin Jean Zin 3 janvier 2009 09:39

          Je n’ai aucune compétence pour répondre aux questions qui se posent, me contentant de signaler les quelques brèves (peu nombreuses ce mois-ci) qui me semblaient intéressantes. Pour les volcans, il ne s’agit que de probabilité et sur des périodes de temps assez longues de l’ordre du siècle voire plus mais qui obligent à surveiller de plus près les signes précurseurs, plus dangereux peut-être il y a la probabilité d’un nouveau tsunami. Pour la localisation d’Anderson il semble que ce soit de l’ordre du tout ou rien comme pour la supra-conductivité mais je n’en sais pas plus que ce qu’en dit l’article.

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