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 Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...

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tanka
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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Lun 6 Fév 2012 - 19:12

Planck se réchauffe

Le samedi 14 janvier 2012 à midi, la pression de l’Helium 3 dans les réservoirs de Planck est passée au-dessous du seuil minimal nécessaire pour maintenir le plan focal de l’instrument HFI (High Frequency Instrument) à sa température record de 100mK.

Grâce à une gestion très fine des vannes d’Helium, les équipes en charge des opérations HFI auront ainsi réussi à doubler la durée de la mission. 36 mois d’observation quasi continue, et 5 relevés consécutifs du ciel dans le domaine des micro-ondes au lieu des 2 prévus, le tout avec une sensibilité près de deux fois meilleure que les spécifications. Les dernières semaines de HFI « froid » ont été mises à profit pour acquérir les ultimes données de calibration nécessaires. Accélération de la vitesse de la rotation du satellite, observation de Mars, de Jupiter - terminée juste à temps avant la remontée de la température.

Celle-ci va être très progressive et contrôlée, grâce à une gestion intelligente des vannes pour extraire les dernières volutes d’Helium 3 des réservoirs. Ainsi, le 16 janvier, les bolomètres de HFI affichaient encore une température de 110mK seulement. Cette période de quelques semaines sera utilisée pour mettre à jour des mesures de calibration de certaines électroniques. Ensuite, HFI restera sous tension pendant un an supplémentaire pour permettre à LFI (Low Frequency Instrument), qui fonctionne à 4K, d’acquérir des mesures supplémentaires dans des conditions parfaitement stables au cours d’une extension de mission appelée « Planck tiède ».


FPU juste avant l'intégration avec l'optique.
Crédits: IAS
La moisson scientifique de Planck-HFI et du second instrument LFI ne fait que commencer, mais elle promet d’être considérable. Dès janvier 2011, les scientifiques réunis à la Villette, à Paris, ont dévoilé les premiers résultats. Un catalogue d’objets aussi variés que très attendus par la quasi-totalité de la communauté astrophysique mondiale, comprenant des amas de galaxies lointains, des proto-étoiles à tous les stades de leur formation, des informations statistiques précieuses sur le fond diffus infrarouge, cette lumière qui baigne notre ciel et dont on pense qu’elle provient de l’ensemble des galaxies lointaines, etc.

Du 13 au 16 février prochain, les scientifiques se réunissent à nouveau à Bologne pour présenter les nouveaux résultats acquis dans ces domaines depuis un an. Les résultats cosmologiques (c’est-à-dire les caractéristiques du fond diffus cosmologique - CMB -, la première lumière émise dans l’Univers) issus des deux premiers relevés, l’objectif primordial de Planck, seront quant à eux dévoilés début 2013. D’ici là, les équipes scientifiques vont mettre la touche finale au traitement des données, véritable travail d’orfèvre piloté par l’Institut d’Astrophysique de Paris, qui consiste à séparer de la mesure brute les différentes composantes astrophysiques (lumière galactique, fond diffus infrarouge, amas de galaxies et finalement le CMB) et les artéfacts produits par le satellite et par son mouvement.

Le travail continuera ensuite jusqu’en 2014 au moins pour traiter l’ensemble des relevés et atteindre une précision historique - Planck est qualifiée de mission « ultime ». Sa sensibilité n’est pas limitée par les performances instrumentales mais par le bruit de photons du CMB (Cosmic Microwave Background), barrière naturelle infranchissable… Planck-HFI, instrument international développé sous la responsabilité de l’Institut d’Astrophysique Spatiale à Orsay et impliquant de nombreux autres laboratoires du CNRS et du CEA soutenus par le CNES, restera comme une mission exemplaire dans l’histoire du spatial.

Du 31 Janvier 2012
Source Cnes: http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/9912-st-planck-se-rechauffe.php

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Jeu 9 Fév 2012 - 1:40

L'avis du Prix Nobel de Physique 2011, Saul Perlmutter

En décembre, l’un des découvreurs de l’Expansion accélérée de l’Univers, le Prix Nobel de Physique 2011, Saul Perlmutter, était à Paris pour donner une conférence grand public. Grâce à l’un de ses organisateurs, Arnaud Marsollier, nous avons pu lui poser quelques questions sur l’énergie noire. Voici ses réponses.

La découverte de l'énergie noire, ou serait-il plus juste de dire, de l’accélération de l’Expansion de l’Univers, a été annoncée comme une bombe à la fin du dernier millénaire. Pourtant, certains théoriciens soupçonnaient déjà depuis un certain temps qu'il fallait réintroduire en cosmologie la fameuse Constante d’Einstein, pouvant causer une telle accélération de l'expansion. Cela permettait de résoudre des conflits entre l’âge de l’Univers, déduit à partir de la mesure de la Constante de Hubble, et celui indiqué par les plus vieilles étoiles. Une telle constante cosmologique autorisait aussi à donner à l’Univers une valeur du paramètre oméga total, central en cosmologie relativiste, très proche, si ce n’est identique, à 1, exactement comme le prédisaient la majorité des modèles inflationnaires.

À l’heure où le LHC n’a toujours pas donné de signes d’une nouvelle physique, la cosmologie semble de plus en plus être la seule fenêtre d’observation qui reste à l’humanité pour tenter d’aller au-delà du Modèle Standard des interactions, par exemple en trouvant des signatures de la gravitation quantique. L’étude de l’énergie noire est donc plus que jamais d’une grande importance. Futura-Sciences a demandé à l’un des découvreurs de l’accélération de l’Expansion de l’Univers, Saul Perlmutter, ce qu’il pensait de la nature de cette énergie noire et de nous parler des moyens dont nous disposons pour tenter d’en percer les secrets dans les prochaines décennies.


La supernova SN 1994d dans la galaxie NGC4526.
© Nasa/Esa, The Hubble Key Project Team,
The High-Z Supernova Search Team
Pour mieux comprendre ses réponses, rappelons qu'initialement, la découverte de cette expansion accélérée s’est faite en étudiant des supernovae de classe SN Ia. On pense que ces explosions d’étoiles produisent une luminosité qui varie peu. Connaissant une assez bonne valeur de leur luminosité intrinsèque, on peut en déduire la distance à laquelle l’explosion a eu lieu. La luminosité apparente sera d’autant plus faible que la supernova s’est produite loin de la Voie Lactée.

Des indicateurs de distances pour la cosmologie
Plus la lumière a voyagé longtemps dans un Univers en expansion, plus son décalage spectral vers le rouge, du fait de la dilatation de l’espace à l’échelle des amas de galaxies, sera important. On peut ainsi dater une supernova. Ces dates et ces distances permettent de calculer une vitesse d’expansion et son changement avec le temps. Plus on dispose de supernovae, avec des mesures précises de leurs caractéristiques (luminosité, décalage spectral, courbe de lumière...), à diverses distances dans l'Univers observable, mieux on peut tracer une courbe précise et étendue de l'évolution de l'Expansion de l'Univers.


La luminosité apparente d'une supernova SN Ia donne une mesure de sa distance et son décalage spectral (redshift) fournit
un âge. On peut alors tracer une courbe comme celle-ci à partir des observations (cercles jaunes) de supernovae dans
les galaxies. Il s'en produit en moyenne une SN Ia par millénaire environ dans chaque galaxie.
Diverses courbes correspondent à divers Univers de forme et de composition variées.
© Hawaï University
Une autre façon de mesurer les variations de la vitesse d’expansion consiste à trouver un étalon de longueur et à voir comment celui-ci apparaît à diverses distances dans l’Univers. Les Oscillations Acoustiques des Baryons (BAO, Baryon Acoustic Oscillations) dans l’Univers primitif fournissent un tel étalon. Ces ondes sphériques de densité se sont propagées dans le plasma primitif avant de se figer au moment où le rayonnement fossile a été émis. On peut calculer la taille des bulles formées par ces oscillations qui ont donné des sphères de plus fortes densités. On peut également voir ces sphères dans le rayonnement fossile et dans la façon dont les galaxies se sont rassemblées pour former des amas en tombant dans les zones de surdensité de matière. Là aussi, la mesure de la taille apparente de cet étalon de longueur donne une distance et le décalage spectral associé une date. Voyons donc maintenant ce que Saul Perlmutter nous a confié sur ces sujets...


Le Prix Nobel Saul Perlmutter devant une photo de la célèbre supernova de 1987.
© Lawrence Berkeley National Lab
F-S: Que pense-t-on aujourd'hui de la nature de l'énergie noire ?

Saul Perlmutter: La communauté scientifique est actuellement ouverte à un grand nombre d’explications. Les théoriciens ont fait un excellent travail en explorant tout un paysage de théories possibles. Depuis près de douze ans il est publié presque un article par jour sur ce sujet par des théoriciens. C’est vraiment remarquable ! Ces articles ne sont pas tous très différents, bien sûr, mais il y a un large spectre de théories que les gens proposent. Je ne pense pas qu'aucun des théoriciens dirait qu’il existe une réponse certaine à la question de la nature de l’énergie noire, on est juste en train d’étendre ce spectre d’explications possibles.

Ce pourrait être une constante cosmologique comme celle qu'Einstein avait incluse dans ses équations. Il s’agirait alors peut-être d’une manifestation de la fameuse énergie du point zéro des champs quantiques de particules. Ce pourrait être un champ scalaire comme ceux dont l’existence a été supposée dans les premiers instants de l’existence de l’Univers observable, en particulier dans le cadre de l’inflation. On pourrait aussi devoir considérer des modifications de la théorie de la Relativité générale. Une des possibilités les plus exotiques serait que l’énergie noire soit une manifestation de l’existence de dimensions spatiales supplémentaires.

La gravitation pourrait y être « diluée » [NDLR: on peut citer l'exemple dans ce cas de la théorie DGP qui est un modèle de la gravité, proposé par Gia Dvali, Grégoire Gabadadze et Massimo Porrati en 2000 traitant notre Univers comme une membrane flottant dans un espace plat à 4 dimensions spatiales]. Il y a donc vraiment beaucoup de directions de recherches possibles. Très probablement, on peut deviner qu’une nouvelle observation guidera les théoriciens dans une direction bien précise mais on ne peut jamais savoir. Peut-être un de ces théoriciens aura-t-il la bonne idée qui expliquera simultanément plusieurs observations déjà disponibles. Pour le moment, on n’en est pas là...


L'étude de l'Expansion accélérée de l'Univers à l'aide des observations de supernovae
SN Ia s'est faite avec plusieurs télescopes. On peut citer le Canada-France-Hawaii
Telescope
(CFHT) sur le Mauna Kea que l'on voit sur cette vidéo.
© Un film de Jean-Charles Cuillandre ; musique (Halo)
de Martin O'Donnell et Michael Salvatori - images
astronomiques du CFHT par Jean-Charles
Cuillandre (CFHT) et Giovanni Anselmi
(Coelum) - technologie digitale (film)
par Sidik Isani/YouTube
F-S: Quels sont les outils expérimentaux et observationnels dont nous disposons pour tenter de départager ces différentes interprétations théoriques de la nature de l'énergie noire ?

Saul Perlmutter: Depuis la découverte de l’accélération de l’Expansion de l’Univers, nous savions qu’il faudrait avoir encore plus d’observations de supernovae et c’est ce que nous avons fait en améliorant aussi la précision des mesures pour tenter de départager ces différentes théories. Nous continuons à observer les supernovae avec de nouveaux instruments, au sol et dans l’espace, qui ont été développés pour cela. Deux autres techniques ont été significativement améliorées au cours de ces douze dernières années. La première est celle reposant sur la mesure des Oscillations Acoustiques des Baryons (BAO).

L’autre technique repose sur la mesure de l’effet de lentille gravitationnelle faible produisant une distorsion des images des galaxies du fait du champ de gravitation de la matière qui s’interpose entre elles et nous [NDLR: cet effet est aussi utilisé pour étudier la matière noire]. Cet effet nous permet d’avoir accès à la façon dont la matière se concentre en amas de galaxies dans l’Univers et, bien sûr, c’est d’autant moins facile que son expansion s’accélère. Non seulement cette technique est sensible à l’histoire de l’Expansion de l’Univers mais elle est aussi sensible aux modifications possibles de la théorie de la gravitation d’Einstein aux grandes échelles [NDLR: l'exemple le plus connu est celui des théories f(R)].

Nous pensons qu’en utilisant simultanément ces trois techniques nous pourrions obtenir des résultats intéressants. Nous avons donc des programmes en cours de développement dans ce sens avec par exemple, au sol, pour l’étude des BAO, le projet BigBoss et dans l’espace un projet de l’Esa, la mission Euclid, qui étudiera tout à la fois les BAO et les effets de lentille gravitationnelle faibles. Un autre projet au sol est celui du Large Synoptic Survey Telescope (LSST) qui, lui, combinera les trois techniques d’observations. Celles des supernovae, des BAO et de l’effet de lentille gravitationnelle faible. Tous ces projets sont conduits avec des participations d’équipes en Europe.

* Projet BigBoss
* Mission Euclid

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 2 février 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/energie-noire-lavis-du-prix-nobel-de-physique-2011-saul-perlmutter_36027/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Dim 19 Fév 2012 - 1:44

Lancé par Vega, le satellite LARES s'apprête à tester la Relativité générale

Avec le satellite LARES (LAser RElativity Satellite), qui vient d'être satellisé par le lanceur Vega, les physiciens vont tenter de mesurer avec plus de précision que Gravity Probe B le fameux effet Lense-Thirring. S’ils réussissent, on disposera d’un nouveau test pour poser des contraintes sur des théories relativistes de la gravitation, différentes de celle d’Einstein.

La Relativité générale est l’une des plus belles théories physiques et si ses fondations sont solides, elle est encore relativement mal testée en comparaison de ce qui a été fait pour l’électrodynamique quantique. Il se pourrait donc que de légers écarts aux prédictions de la théorie relativiste de la gravitation d’Einstein soient à portée de main si l’on est capable de pousser plus loin la précision des observations, au laboratoire ou en astrophysique. De fait, des variantes ou des prolongements de la relativité générale ont été proposés pour expliquer l’énergie noire, comme les théories f(R), ou comme conséquence des tentatives de constructions d’une théorie quantique de la gravitation. La théorie des cordes, par exemple, autoriserait dans certaines de ses versions des violations du Principe d’équivalence ou de l’Invariance de Lorentz.


LARES encore au laboratoire de montage.
© Agenzia Spaziale Italiana
Une fenêtre possible pour mettre en évidence des signes d'une théorie au-delà de la Relativité générale est celle de l’observation et de la mesure du fameux effet Lense-Thirring. On pense y être parvenu avec la sonde Gravity Probe B, mais la précision obtenue n’est pas excellente, 19%. Un groupe de chercheurs italiens pense pouvoir atteindre une précision de l’ordre de 1% à l’aide du satellite LARES (LAser RElativity Satellite). Il s’agit d’une petite sphère de tungstène équipée de 92 rétroréflecteurs laser basés sur le même principe que ceux présents sur Lunokhod 1.

LARES, le successeur des LAGEOS
Ces rétroréflecteurs permettent des mesures de Télémétrie Laser sur Satellite (Satellite Laser Ranging ou SLR). La technique est employée depuis longtemps pour mesurer précisément les orbites de satellites, entre autre pour des expériences de géodésie ou même pour étudier les mouvements de la tectonique des plaques. Le principe est le suivant. Des stations au sol formant un réseau mondial envoient des impulsions laser vers un satellite artificiel équipé de rétroréflecteurs. Le signal est réfléchi puis détecté par un télescope solidaire de l'émetteur laser et la mesure du temps mis par ce signal pour revenir permet de déterminer la distance du satellite avec une précision de l’ordre de quelques millimètres.


Une vue de LARES avant son lancement.
© ESA, Cnes, Arianespace, Optique
Video du CSG, S. Martin
Ce n’est pas la première fois que l’on va tenter de mettre en évidence et même de mesurer l’effet Lense-Thirring avec cette technique. Voilà des années que des physiciens italiens affirment y être parvenus avec les satellites LAGEOS (LAser GEOdynamics Satellite). C’est en particulier ce que pense le physicien italien Ιgnazio Ciufolini, bien connu entre autres pour le livre qu’il a écrit avec John Wheeler sur la relativité générale. Selon Ciufolini, LAGEOS aurait même permis d’atteindre une précision de l’ordre de 10%. Toutefois, un débat existe sur la solidité de l’estimation de l’erreur des mesures réalisées avec les LAGEOS et c’est pourquoi on ne parle généralement que de Gravity Probe B lorsque l’on veut citer une preuve de l’effet Lense-Thirring. Espérons que tout va changer avec la mise en orbite de LARES à 1.400km de la surface de la Terre par Vega.

* Measurement of the Lense- Thirring effect using the LAGEOS satellites

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 14 février 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/lancac-par-vega-le-satellite-lares-sappraate-a-tester-la-relativitac-gacnacrale_36723/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Dim 26 Fév 2012 - 20:47

Les neutrinos plus rapides que la lumière sur le grill

Le secret des neutrinos plus rapides que la lumière se niche-t-il tout bêtement dans la mauvaise connexion d'une fibre optique ? Depuis que le physicien des particules Dario Autiero a fait part de ses doutes à ses collègues, relayés le 22 février 2012 par la revue Science, le Cern est en ébullition. D'autant que pour répondre rapidement à cette question, il va peut-être falloir faire passer au second plan l'objectif prioritaire de son puissant LHC, la recherche du boson de Higgs.

60 milliardièmes de seconde
En septembre 2011, l'annonce de la découverte de neutrinos « supraluminiques » avait été accueillie avec autant de curiosité que de scepticisme - écoutez le podcast enregistré à cette occasion avec Michel Spiro, président du conseil du Cern. L'inviolabilité de la vitesse de la lumière étant un pivot de la physique depuis Einstein, comment les neutrinos de l'Expérience Opera étaient-ils parvenus à voyager plus vite qu'elle ? D'où venait leur avance infime de 60 milliardièmes de seconde sur le temps qu'aurait mis la lumière pour parcourir le même trajet de 730km entre l'accélérateur du Cern à Genève et le laboratoire de physique des particules du Gran Sasso ?…


La fin de la controverse sur les neutrinos attendra la remise en route des accélérateurs du Cern, fin mars 2012.
© Cern
L'hypothèse d'une erreur de mesure a toujours été jugée la plus probable par les spécialistes de métrologie, notamment Peter Wolf, du Laboratoire LNE-Syrte, dans les colonnes de Ciel&Espace en novembre 2011. Avec la découverte de l'erreur de chronométrage induite par la mauvaise connexion d'une fibre optique, utilisée dans le GPS de l'expérience, elle semble se confirmer.

Un instrument à 2 milliards d'euros
Pour en avoir le cœur net, il va toutefois falloir recommencer rapidement l'expérience et, doté d'un chronomètre « réparé », mesurer à nouveau la vitesse des neutrinos entre le Cern et le Gran Sasso. Problème, les accélérateur du Cern, qui produisent les neutrinos de l'expérience, sont en maintenance jusqu'à la fin du mois de mars 2012. Surtout, lors du redémarrage, la priorité est censée revenir aux expériences du LHC, l'accélérateur à 2 milliards d'euros lancé à la recherche du boson de Higgs. Faudra-t-il donc attendre le mois de mai, prochain créneau alloué à l'expérience sur les neutrinos, pour savoir enfin si Einstein tient sa revanche ?

Le Cern doit trancher
Il s'agit in fine d'une question de politique scientifique. D'autant plus politique, d'ailleurs, qu'une autre expérience du Cern située au Gran Sasso, Borexino, se prépare à réaliser en mai sa propre mesure sur les neutrinos. En respectant les échéances prévues, la direction du Cern pourrait permettre aux chercheurs de Borexino d'être les premiers à contredire Opera. Au contraire, modifier le calendrier du LHC permettrait de trancher au plus vite la controverse. Et incidemment, cela permettrait à Dario Autiero d'annoncer lui-même le fin mot de l'histoire. Mais la quête du Graal de la physique des particules, la recherche du « Higgs », peut-elle attendre ? À l'heure où beaucoup pensent être arrivés enfin au seuil de sa découverte, faut-il repousser l'échéance ? Cela doit se décider à Genève. Pour en savoir plus sur le LHC et ses objectifs, écoutez notre série de trois podcasts avec Michel Spiro, président du conseil du Cern.

David Fossé, le 23 février 2012
Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/8657

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Jeu 1 Mar 2012 - 20:52

Des étoiles contenant de la matière noire seraient différentes

L’Univers semble empli de matière noire mais elle reste pour le moment insaisissable, au sein des accélérateurs comme dans les détecteurs enterrés. Elle pourrait cependant changer la nature des étoiles dans lesquelles elle se concentrerait, donnant du même coup une trace plus nette de sa présence et de ses propriétés.

Voilà déjà quelques années que les astrophysiciens des particules s'interrogent sur la matière noire, dont on a de nombreuses preuves indirectes. Mais sa nature reste inconnue. Tout au plus sait-on que ses caractéristiques doivent être celles du modèle de la matière noire froide proposé au début des années 1980 par Joel Primack et quelques-uns de ses collègues. Il pourrait s’agir, entre autres, de Weakly Interacting Massive Particles (WIMP). Certaines classes de théories décrivant les WIMP supposent que ces particules peuvent s’annihiler, un peu à la façon dont un électron et son antiparticule (un positron) donnent deux photons gamma. La probabilité d’une telle annihilation doit être faible. Elle peut malheureusement être si petite qu’il est presque impossible d’en détecter l’occurrence, par exemple sous forme d’un excès de rayons cosmiques caractéristique.


Sur ce diagramme de Hertzsprung-Russell, on voit en ordonnée le logarithme de la luminosité des étoiles rapportée à celle du Soleil et
en abscisse le logarithme de la température effective de surface de l'étoile. Selon la masse et la densité (rhô) en haut à droite des
particules de matière noire asymétrique, les étoiles de la Séquence Principale ne se répartissent pas sur les mêmes courbes.
© 2012 American Physical Society
Mais il se pourrait que ces particules s’accumulent dans les étoiles comme le Soleil, produisant des écarts aux prédictions de la structure stellaire standard en donnant des exemples de ce qu'on appelle des étoiles noires. C’est cette possibilité qu’explore un groupe international d’astrophysiciens dans un article déposé sur arXiv. Ils se sont concentrés sur les conséquences que l'on peut tirer de l'existence possible de ce qu’ils appellent de la Matière Noire Asymétrique (ADM, AsymmetricDark Matter). Les particules de matière noire et leurs antiparticules ne se comportent pas de la même manière et, du fait de cette asymétrie, ont un très faible taux d’annihilation. En revanche ces particules d’ADM peuvent interagir de façon faible mais plus importante avec les noyaux à l’intérieur des étoiles. Il en résulte un effet significatif dans les étoiles de la séquence principale, celles qui se trouvent sur le fameux diagramme de Hertzsprung-Russell (HR). Dans ces astres, le transfert d’énergie entre le cœur et leurs couches externes est modifié. Il est facilité de la même façon dont les neutrinos, interagissant peu avec la matière, quittent le cœur des étoiles bien avant les photons.

Des populations d'étoiles noires dans des galaxies naines ?
Les étoiles ne se trouvent alors plus sur la courbe habituelle de la séquence principale des étoiles du diagramme HR. Avec un peu d’ADM, les étoiles deviennent plus grosses et plus brillantes. Avec beaucoup d’ADM, elles sont plus petites et plus froides. Les scientifiques ont calculé que les effets devraient être plus grands pour les étoiles ayant des masses de l’ordre de celle de notre Soleil ou un peu moins. Voilà qui est de bon augure lorsqu’on sait que 60% des étoiles de la Voie Lactée ont des masses comprises entre 0,1 et 1 masse solaire. Malheureusement, pour être suffisamment riches en ADM, ces étoiles doivent se former dans un environnement où la densité de matière noire est environ 200 fois plus élevée que la densité estimée autour du Soleil, ce qui ne va pas de soi.


Joel Primack a proposé au début des années 1980 le modèle
aujourd'hui couramment admis de la matière noire froide.
© 2011 The Regents of the University of California
Toutefois, on pense que le centre des galaxies et certaines galaxies naines devraient être assez riches en particules de matière noire asymétriques, sous réserve que la matière noire en soit bien majoritairement constituée, de sorte que ces étoiles exotiques puissent y exister en nombre assez grand pour qu’on les observe. La détection resterait difficile mais la migration d'une de ces étoiles vers un lieu proche du Soleil n'étant pas impossible, l'observation des caractéristiques d’une telle étoile donnerait des renseignements précieux sur les propriétés des particules d’ADM. Ces propriétés nourriraient à leur tour les modèles de formation des galaxies et des amas de galaxies, conduisant à une nouvelle compréhension de l’évolution et de la structure de notre univers observable.

* Main Sequence Stars with Asymmetric Dark Matter
* J. Primack

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 29 février 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/des-etoiles-contenant-de-la-matiere-noire-seraient-differentes_37089/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Ven 9 Mar 2012 - 1:58

Les astrophysiciens sont perplexes devant Abell 520

Les preuves indirectes de l’existence de la matière noire sont nombreuses mais l’une d’elles, basée sur les observations d’une collision d’amas de galaxies, Abell 520, rendait perplexes les astrophysiciens. Les dernières observations de Hubble confirment la présence d'une énigme en lien avec cette collision, remettant en cause ce que l’on croit savoir de la matière noire.

Le boson de Higgs pointerait le bout de son nez dans les collisions au LHC mais c’est toujours l’incertitude quant à son existence réelle. On en saura peut-être plus suite aux Rencontres de Moriond qui se tiennent actuellement entre experts à La Thuile, en Italie. Il n’y a malheureusement, semblerait-il, toujours aucune trace sérieuse de l’existence des particules de matière noire dans les données collectées par les détecteurs du LHC lors des collisions qui s’y sont produites ces dernières années. Tout au plus peut-on parler d’anomalie pointant en direction d’une physique au-delà du Modèle Standard dans les mésons observés avec LHCb. En 2006 toutefois, une première preuve très convaincante, bien qu’indirecte, de l’existence de la matière noire avait été donnée grâce à l'amas de galaxies 1E0657-56, dit encore le "bullet cluster".


Sur cette photo composite on voit en vert les émissions dans le domaine des rayons X vues par CHANDRA, en bleu la
distribution de matière noire déduite par effet de lentille gravitationnelle des observations de la WFPC2 de Hubble,
en orange la distribution de lumière stellaire vue par le CFHT associée aux amas de galaxies de Abell 520.
© Nasa, Esa, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis)
et A. Mahdavi (San Francisco State University)
Comme le voulait la théorie de la matière noire, la composante principale de la masse des deux amas de galaxies entrés en collision les avait suivis nettement alors que les deux concentrations de matière baryonique normale, baignant les deux amas avant la collision, se trouvaient clairement séparées des galaxies. D’autres collisions d’amas ont ensuite été découvertes, exhibant, bien que de façon moins nette, le même phénomène. Dès 2007, les astrophysiciens avaient tout de même remarqué que le cas de l’amas Abell 520 semblait être une exception. Que la matière noire ait accompagné les galaxies du "bullet cluster" et fait de même dans d’autres amas signifiait que les particules de matière noire, en plus d’interagir très faiblement - certainement pas avec des forces nucléaires fortes ou électromagnétiques - avec les particules de matière normale, interagissaient très faiblement entre elles. Ce n’était guère surprenant et en bon accord avec les modèles de matière noire les plus considérés. Il existait cependant des modèles de matière noire pour lesquels les particules interagissaient entre elles, pas seulement par la gravitation, et plus fortement. De tels modèles pouvaient expliquer les observations concernant Abell 520 mais conduisaient à attribuer à la matière noire des propriétés contradictoires.

L'effet de lentille gravitationnelle faible sous l'œil de Hubble
La précision des observations de l’époque rendait douteuse la réalité du problème auquel les chercheurs étaient confrontés. Voilà qui vient de changer grâce aux observations effectuées à l’aide de la Wide Field Planetary Camera 2 équipant le Télescope Hubble, comme l’indique un article déposé sur arXiv.


Sur la photo composite du haut, on peut voir les émissions dans le domaine des rayons X, la distribution de matière noire
et la distribution de lumière stellaire. En bas à gauche on voit l'image dans le visible d'Abell 520.
© Nasa, Esa, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis),
et A. Mahdavi (San Francisco State University, California)
Toujours à l’aide de la mesure de l’effet de lentille gravitationnelle faible, déjà réalisée au sol avec les Télescopes CFHT et Subaru au sommet du Mauna Kea mais qui était moins convaincante, une cartographie de la répartition de la matière noire de Abell 520 a été réalisée. Elle a confirmé que non seulement la matière noire s’était séparée des galaxies mais qu’elle formait une sorte de grosse concentration, incompréhensible avec les données fournies par la collision du "bullet cluster". Les astrophysiciens envisagent bien plusieurs explications possibles, comme celle déjà mentionnée précédemment, à savoir une auto-interaction non négligeable des particules de matière noire. Mais aucune ne semble vraiment acceptable.

* A Study of the Dark Core in A520 with Hubble Space Telescope: The Mystery Deepens
* Dark Matter Core Defies Explanation in Hubble Image

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 7 mars 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/matiere-noire-les-astrophysiciens-sont-perplexes-devant-abell-520_37214/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Lun 12 Mar 2012 - 1:24

IceCube et l'énigme des rayons cosmiques d’ultrahautes énergies

Les rayons cosmiques à ultrahautes énergies rendent perplexes les astrophysiciens depuis presque cinquante ans. On imaginait leur origine dans les sursauts gamma. L’analyse des mesures du flux de neutrinos réalisées avec le détecteur IceCube en Antarctique ne semble pas compatible avec cette hypothèse.

Dès le début des années 1960, les physiciens ont commencé à découvrir qu’il existait dans les rayons cosmiques des particules possédant des énergies vertigineuses, bien supérieures aux 4.000GeV des protons qui vont bientôt entrer en collision au LHC. Ainsi, en 1962, la Volcano Ranch experiment au Nouveau-Mexique observait une particule cosmique d'une énergie supérieure à un milliard de GeV. Depuis, on a détecté bien d’autres rayons cosmiques à ultrahautes énergies. Mais ceux-ci restent tout de même rares, les énergies restant plutôt comprises entre 10MeV et 10GeV. Aux énergies des rayons cosmiques les plus fréquents, l’origine de ces particules, bien qu'incomplètement comprise, n’est pas vraiment mystérieuse. On peut la relier aux explosions de supernovae et à des mécanismes d’accélération proposés par exemple par Enrico Fermi. Il n’en est pas de même pour les Ultra-High-Energy Cosmic Ray (UHECR).

L'origine des rayons cosmiques n'est pas facile à déterminer. Ce sont en général des particules chargées, et donc sensibles aux champs magnétiques présents dans les galaxies, qui les dévient. La direction d’arrivée sur Terre d’un rayon cosmique peut donc être très différente de celle où se trouvait sa source. Comme il faut disposer d’une bonne résolution angulaire pour associer une particule dans le flux de rayons cosmiques à une source astrophysique précise, on imagine que les choses ne sont pas simples.


Une vue d'artiste des rayons cosmiques entrant en collision avec les noyaux de l'atmosphère
et provoquant des gerbes de particules secondaires atteignant le sol de la Terre.
© Asimmetrie/Infn
Bien sûr, pour qui s'intéresse surtout à la physique des hautes énergies elle-même, l'origine n'a pas beaucoup d'importance. Historiquement, les rayons cosmiques ont ainsi permis de découvrir le positron, le muon et le méson pi de Yukawa. Aujourd’hui, avec AMS, on traque des signes de l’existence de la matière noire ainsi que des indices sur sa nature. Autre question soulevée par les UHECR. Trouver une source d’énergie suffisamment puissante, avec un mécanisme d’accélération suffisamment efficace, pour expliquer des valeurs pouvant atteindre les 300 milliards de GeV mesurés en 1991 avec l’événement causé par une particule baptisée « Oh-My-God » pour des raisons évidentes.

Trous noirs supermassifs ou sursauts gamma ?
Deux hypothèses étaient principalement en lice. Pendant un temps, suite aux observations effectuées avec Auger, on a même pensé avoir résolu l'affaire. Les UHECR devaient être associés aux noyaux actifs de galaxie, c'est-à-dire les trous noirs supermassifs comme ceux alimentant les quasars. Mais des observations complémentaires ont rendu cette idée problématique. Une autre source possible des UHECR fait intervenir les sursauts gamma. Un moyen de tester cette hypothèse était de mesurer sur Terre le flux de neutrinos de très hautes énergies, par exemple avec le détecteur IceCube en Antarctique.


Un schéma montrant IceCube en Antarctique. Plusieurs modules capables de détecter la lumière Cerenkov (cône bleu)
produite par les rayons cosmiques sont installés en colonnes verticales de plusieurs km dans la glace.
© 2011 Exploratorium
Si les UHECR tirent leur origine des sursauts gamma, les protons à ultrahautes énergies les accompagnant doivent entrer en collision et finir par produire des neutrinos de très hautes énergies eux aussi. Ces neutrinos n’étant pas chargés, comme les photons gamma, ils ne sentent pas les champs magnétiques et on doit donc trouver un lien net entre le flux de ces neutrinos et le nombre de sursauts gamma observés sur Terre pendant une période de quelques années. De 2005 à 2010, environ 200 sursauts gamma ont été observés. Les chercheurs s’attendaient à ce qu’IceCube détecte de 8 à 9 neutrinos associés aux sursauts gamma. L’analyse des données a pris du temps et c’est finalement à l’occasion des Rencontres de Moriond qui se tiennent actuellement que les chercheurs ont révélé le bilan des observations de IceCube. Aucun neutrino associé à des sursauts gamma n’a été détecté. L’énigme de l’origine des UHECR demeure donc...

* South Pole scientists seek neutrino hotspots to unravel cosmic mystery
* Les Rencontres de Moriond

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, le 9 mars 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/icecube-et-lacnigme-des-rayons-cosmiques-daultrahautes-acnergies_37254/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Sam 17 Mar 2012 - 23:57

De l'infiniment petit à l'infiniment grand

Par un jeu d'échelles successives, une vidéo permet de prendre conscience des différentes tailles de l'Univers et de la place que l'Homme y occupe. Quel rapport y a-t-il entre l'Italie, la Californie et Cérès ? Le pays européen, l'Etat américain et l'astéroïde ont une taille comparable, d'environ 1000km, soit 106m.


The Scale of the Universe.
Crédit: Cary and Michael Huang
La vidéo ci-dessous classe des éléments de notre environnement selon leur ordre de grandeur, de 10-35 (la longueur de Planck, soit l'échelle la plus petite utilisée en physique) à 1027 (c'est-à-dire la taille de l'Univers observable).

La vidéo fait d'abord un zoom vers l'infiniment petit, revient en arrière à l'échelle de l'Homme, puis avance vers l'infiniment grand. Vous pouvez vous-même déplacer le curseur et cliquer sur chaque élément pour un complément d'information en visionnant directement l'animation Flash.

Emilie Martin, le 14 mars 2012
Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/8713

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Sam 28 Avr 2012 - 23:04

Des milliards de WIMPs traverseraient notre corps chaque seconde

Douter de l’existence de la matière noire ne semble pas rationnel, bien qu’une preuve directe et indiscutable nous manque encore. Selon deux astrophysiciens, il se pourrait que des milliards de particules de matière noire, des WIMPs plus précisément, traversent notre corps chaque seconde.

On ne le répétera probablement jamais assez. On dispose de preuves solides, bien qu’indirectes, de l’existence de la matière noire. On ne peut cependant pas en conclure que nous savons vraiment que plus de 20% de la masse contenue dans un large volume de l’Univers observable est constituée de particules de matière encore jamais observées sur Terre. Pour cela, il faudrait soit les découvrir grâce à aux collisions de protons qui ont repris au LHC, soit les détecter avec des instruments comme ceux équipant les expériences Coupp et Picasso. En attendant ce moment, deux astrophysiciens, Katherine Freese et Christopher Savage, se sont demandé si nous n’étions pas en quelque sorte irradiés par des particules de matière noire. Une première réponse naïve serait que c’est bien le cas. En effet, nous savons qu’une toute petite partie de la matière noire existe bel et bien puisqu’il s’agit des neutrinos.


L'amas de galaxie Abell 1689 contient de la matière noire dont la distribution peut être déduite des effets de lentille gravitationnelle
et être reconstituée à l'ordinateur. C'est ce qui a été fait sur cette image
où l'on voit surimposée en fausse couleur violette la matière noire.
© Nasa, Esa, E. Jullo (JPL/LAM), P. Natarajan
(Yale) et J.-P. Kneib (LAM)
Non seulement ces neutrinos sont massifs mais, en plus du flux de ces particules engendré par le Soleil, il existe un fond diffus de neutrinos cosmologique et on sait que l’Univers observable contient plusieurs milliards de neutrinos fossiles pour chacun des baryons du cosmos. Les neutrinos cosmologiques sont même plus nombreux que les photons du rayonnement fossile. Heureusement, ils sont si peu énergétiques qu’ils traversent notre corps comme si de rien n’était. Pour répondre à la question de Freese et Savage, il faudrait savoir de quoi est constituée la composante dominante de la matière noire et sur ce point bien des incertitudes demeurent. Une partie pourrait être constituée de minitrous noirs mais le plus probable est qu’elle est composée de Weakly Interacting Massive Particles, ou WIMPs.

Un collision de WIMPs par noyau d'oxygène chaque minute ?
On dispose de contraintes indirectes sur la masse et la capacité d’interagir avec les particules de matière normale de ces WIMPs. Ces contraintes sont tirées de la cosmologie et d’expériences comme Cogent et Dama. Elles ont donc été utilisées par les chercheurs dans un article publié sur arXiv afin d’en tirer des conclusions en fonction de plusieurs hypothèses possibles.


96% du contenu de l'Univers est de nature inconnue. Les mystérieuses
matière noire et énergie noire en sont-elles les composantes ? Ou bien
est-ce une erreur dans l'équation d'Einstein ? Des questions auxquelles
le futur satellite EUCILD de l'Esa répondra. Réalisateur:
Pierre-François Didek (Karamoja Productions).
Directeur de collection: Vincent Minier
Laboratoire AIM Paris-Saclay).
© AstrophysiqueTV-Dailymotion
Les masses des WIMPs étant supposées comprises entre 1GeV et 10TeV, on devrait pouvoir les produire avec le LHC. Mais d’après les observations de Cogent et Dama, deux expériences qui ont peut-être détecté des particules de matière noire, leurs masses seraient de 10GeV à 20GeV. Les deux astrophysiciens étudient d’abord le cas de certaines WIMPs de 60GeV, une limite déduite d’autres expériences.


Image en fausses couleurs de l'amas de galaxies 1E0657-56, alias Bullet Cluster ou « Amas du Boulet », voire « Amas de la Boulette »
pour certains astrophysiciens. En bleu la matière noire associée aux amas de galaxies, en rouge les gaz chauds émettant
des rayons X. Devenu célèbre en 2006, cet Amas du Boulet est en fait un groupe
de deux amas de galaxies entrés en collision il y a 150 millions d’années.
© Nasa
Les chercheurs estiment qu’il y aurait des milliards de WIMPs qui traverseraient notre corps chaque seconde. Mieux, une dizaine de WIMPs de 60GeV entreraient en collision chaque année avec les noyaux d’oxygène d’un être humain de 70kg. Sur ces mêmes noyaux, qui sont ceux ayant le plus haut taux de collisions possible, les astrophysiciens ont trouvé qu’avec des masses de 10GeV à 20GeV et compte tenu des probabilités d’interactions estimées pour ces WIMPs, le taux pourrait être de 100.000, c'est-à-dire environ une collision par minute ! Même s’ils ont raison, Freese et Savage se montrent rassurants sur l’impact de cette matière noire sur notre santé. Les muons cosmiques qui nous traversent déposent bien plus d’énergie par collision avec nos noyaux. Le rayonnement cosmique de matière noire, dans le cas de ces WIMPs, est donc sans danger pour nous...

* Dark Matter collisions with the Human Body
* Katherine Freese

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, du 12 avril 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/matiere-noire-des-milliards-de-wimps-traverseraient-notre-corps-chaque-seconde_38081/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Lun 30 Avr 2012 - 0:01

Rencontrez DEUS, la première simulation complète de l'Univers observable

Un consortium baptisé DEUS effectue depuis plusieurs années des simulations de la formation des grandes structures de l’Univers selon son contenu en matière et énergie noire. Le groupe de chercheurs français du Laboratoire Univers et THéories (LUTH), au cœur de ce projet, vient de réaliser la première simulation de tout le volume de l’Univers observable, du Big-Bang jusqu’à aujourd’hui, avec une constante cosmologique. Ce n’est qu’un début.

Un des verrous à faire sauter pour comprendre l’évolution de l’Univers, du Big-Bang au Vivant, et tenter de prédire son destin, est incontestablement de faire la lumière sur la nature de l’énergie noire. Il n’y a guère de doute que l’expansion accélérée de l’Univers observable découvert par Saul Perlmutter et ses collègues soit bien réelle. Mais l’on ignore si son explication repose sur la présence d’une vraie constante cosmologique, comme le pense Jean-Pierre Luminet, ou si elle est la manifestation d’une nouvelle physique nécessitant l’introduction de nouveaux champs - en général scalaires et dépendant du temps, voire de l’espace. Une façon de le savoir est de déterminer l’influence exacte de l’énergie noire sur la formation des grandes structures dans l’Univers, celles contenant des amas de galaxies. Comment se forment ces amas ? Comment se rassemblent-ils au cours du temps ?


Un fabuleux voyage à travers l'Univers observable, de la Terre jusqu'à la sphère de dernière
diffusion dont nous parviennent aujourd'hui les plus vieux photons de l'Univers.
Toutes les distances sont à l'échelle et les objets sont représentés avec le plus
d'exactitude possible. Voir l'article sur le Tibet pour plus de détails.
© Digital Universe, American Museum of Natural History/
Youtube. Musique: Suke Cerulo
La matière noire a aussi son mot à dire et on peut espérer en apprendre plus en étudiant les données de Planck sur le rayonnement fossile et les fameuses Oscillations Acoustiques de Baryons (BAO) ayant laissé leur traces dans la distribution des galaxies. Ces BAO sont étudiées avec le Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) et le seront par le LSST et EUCLID. Mais pour étudier la formation et l’évolution des grandes structures, déjà partiellement cartographiées comme le montre bien ce voyage des sommets du Tibet jusqu’aux frontières de l’Univers observable, de l'amas local de galaxies jusqu'à celles situées à plus de 45 milliards d’années-lumière et dont nous parviennent les plus vieux photons du cosmos, des observations ne suffisent pas. Il faut des prédictions théoriques numériques précises.

L'énergie noire sur supercalculateurs
Malheureusement, il arrive un moment où le régime de formation et d’évolution de ces grandes structures depuis les âges sombres jusqu'à aujourd'hui ne peut plus être décrit que par des équations non-linéaires. L’utilisation de supercalculateurs devient un passage obligé et c’est pourquoi plusieurs groupes de par le monde ont développé des simulations de ces structures. On peut citer la fameuse Simulation du Millénaire ou celle de Joel Primack et ses collègues, la Bolshoi simulation.


Volume de l'Univers accessible avec la dernière simulation de DEUS, c'est-à-dire tout l'Univers observable de 90 milliards
d'années-lumière de diamètre. En haut à gauche, la sphère céleste totale, dont on a extrait une coupe (slice), représentée
par le grand disque. À sa périphérie se trouve le Fond Cosmologique (Cosmic microwave background) observé
depuis la Terre, c'est-à-dire les régions dont sont partis les plus vieux photons du cosmos il y a 13,7 milliards
d'années. Au centre, les deux cônes représentent le domaine d'Univers observé aujourd'hui, et que
l'on peut voir dans la vidéo précédente. En haut à droite, un zoom montre la région
entourant notre Galaxie, avec l'échelle de la Voie Lactée (milky way).
© DEUS consortium
Elles sont toutes dépassés en envergure par la dernière simulation effectuée par le Consortium DEUS (Dark Energy Universe Simulation) dont le cœur est une équipe de chercheurs du Laboratoire Univers et THéories (LUTH, Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot) dirigée par Jean-Michel Alimi.


Cette vidéo de présentation du projet DEUS montre deux simulations précédentes
d'une portion de l'Univers observable effectuées selon deux hypothèses
différentes sur l'énergie noire. L'un est celle d'une vraie constante
cosmologique (ACDM) et l'autre est celle faisant intervenir un champ
scalaire dynamique et son potentiel dans la théorie de
Ratra-Peebles (RPCDM). Dans les deux cas, on se
place dans le modèle de la matière
noire froide de Joel Primack (CDM).
© DEUS Consortium
Les chercheurs avaient déjà réalisé des simulations de portions de l'Univers observable avec différentes hypothèses sur l'énergie noire afin d'obtenir des prédictions comparables aux observations. Ils avaient ainsi simulé des univers, bien sûr emplis de matière noire froide mais avec une simple constante cosmologique (ACDM) puis avec une théorie d'un champ scalaire et son potentiel proposée en 1988 par Ratra et Peebles (RPCDM). Une variante faisant intervenir la supergravité, proposée par Philippe Brax et Jérôme Martin, avait aussi été considérée. Les cosmologistes vont donc maintenant plus loin.

De la Voie Lactée à la surface de dernière diffusion
Grâce au nouveau supercalculateur Curie de GENCI exploité au Très Grand Centre de Calcul (TGCC) du CEA, les chercheurs viennent de réaliser pour la première fois le calcul de la structuration des galaxies dans tout le volume de l'Univers observable, espace-temps compris c'est-à-dire du Big-Bang jusqu'à aujourd'hui. Bien qu'il ne s'agisse pour le moment que d’un modèle cosmologique de type ACDM, ils entendent bien réaliser cette année de nouvelles simulations avec d’autres hypothèses sur l’énergie noire -RPCDM et avec énergie fantôme, celle donnant lieu au Big-Rip.


Sur cette image extraite de la simulation complète de l'Univers observable, la luminosité exprime la densité de matière noire
et la couleur sa vitesse. L'énergie noire n'est pas visible. Deux régions sont agrandies,
montrant les milliards de galaxies sous forme de points.
© DEUS consortium
Pour suivre le comportement des 550 milliards de particules modélisant les galaxies de l’Univers observable, il a donc fallu le supercalculateur Curie doté de plus de 92.000 unités de calcul et capable de réaliser 2 millions de milliards d'opérations à la seconde, soit 2 pétaflops. L’ensemble des simulations prévues, avec différents modèles cosmologiques pour l’énergie noire, devrait nécessiter de plus 30 millions d'heures de calcul, bien sûr effectuées en parallèle, faute de quoi il y faudrait près de 3.500 ans. Les résultats obtenus permettront peut-être de mieux comprendre la nature de l'énergie noire et, à coup sûr, de mieux préparer des projets d'observation avec des instruments comme EUCLID (EUropean Cooperation for LIghtning Detection) et le LSST (Large Synoptic Survey Telescope).

* Première modélisation de la structuration de tout l'Univers observable du Big-Bang jusqu'à aujourd'hui
* Site de DEUS (Dark Energy Universe Simulation)
* Boss (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey)
* Bolshoi simulation
* LUTH (Laboratoire Univers et Théories)
* GENCI (Grand Equipement National de Calcul Intensif)
* TGCC (Très Grand Centre de Calcul)

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, du 16 avril 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/rencontrez-deus-la-premiare-simulation-complate-de-lunivers-observable_38109/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Mar 15 Mai 2012 - 23:14

Grâce aux quasars, une nouvelle preuve de l'existence de l'énergie noire

L'énergie noire est bien réelle, si l'on en croit des observations basées sur l'effet de lentille gravitationnelle qui dédouble les images des quasars. C'est une illustration de plus de l'importance de ces astres en cosmologie depuis cinquante ans.

Il y a cinquante ans, la technique des occultations permettait de déterminer la contrepartie optique d’une source radio puissante, 3C-273. Lorsque Maarten Schmidt fit l’analyse spectrale de l’astre qu’il avait enfin identifié dans le visible, il fut sans doute stupéfié par le résultat. Le spectre révélait des lignes d’émissions de l’hydrogène fortement décalées vers le rouge. Cela signifiait non seulement que ce qui apparaissait comme une étoile se situait effectivement en dehors de la Voie Lactée mais surtout à une distance cosmologique. Pour être visible d’aussi loin, l’objet devait être d’une luminosité prodigieuse. D’autres quasi-stellar radio sources, des quasars selon la dénomination proposée en 1964 par l’astrophysicien d’origine chinoise Hong-Yee Chiu, n’allaient pas tarder à être découverts. Il s’agissait des premiers clous dans le cercueil du modèle de la cosmologie stationnaire alors en vogue à l’époque.

Les quasars et la naissance de l'astrophysique relativiste
Selon ce modèle, le cosmos était infini dans le temps et l’espace, bien qu’en expansion, et devait apparaître identique à tous les observateurs quelles que soient leurs situations dans l’espace et le temps. Afin de maintenir constante la densité de matière dans l’Univers, des particules étaient créées spontanément dans le vide par des processus quantiques, en raison de l’expansion même du Cosmos. Il n’existe pas de quasars dans l’environnement proche de la Voie Lactée, et les décalages spectraux vers le rouge impliquent aussi que ces astres étaient nombreux et actifs il y a des milliards d’années. Il fallait en conclure que le cosmos observable n’avait pas toujours été identique à lui-même dans le passé, et peut-être inhomogène dans l’espace, en contradiction avec le principe cosmologique parfait du modèle stationnaire qui impliquait le contraire.

Certains tentèrent alors de tirer la relativité générale du sommeil où l’avaient laissée les développements rapides de la physique quantique et de l’astrophysique nucléaire pour bâtir des modèles relativistes d’étoiles supermassives possédant, par leur champ de gravitation intense, un important décalage spectral vers le rouge. De cette façon, les quasars pouvaient fort bien être à des distances ne relevant plus de la cosmologie. Ce fut un échec !


D'abord découvert à l'aide de la campagne d'observations SDDS, l'objet SDSSJ1226-0006 se révèle clairement sous l'œil perçant du Télescope Hubble.
La résolution du télescope spatial est telle que l'on voit clairement en blanc les deux images d'un quasar dédoublé
par effet de lentille gravitationnelle forte par une galaxie massive (en rouge).
© Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe
Les modèles se révélèrent très instables comme Feynman et Chandrasekhar allaient rapidement le découvrir. De telles étoiles ne pouvaient donc guère exister sans s’effondrer rapidement en donnant ce que nous appelons maintenant des trous noirs. En tout état de cause, les quasars allaient stimuler les recherches sur l’effondrement gravitationnel en relativité générale débouchant sur l’essor rapide de l’astrophysique relativiste pendant les années 1960, posant les fondations modernes des théories des étoiles à neutrons et des trous noirs. Mais c’est surtout la découverte du rayonnement fossile en 1965 qui allait sonner le glas de la cosmologie stationnaire.

Les quasars et la géométrie de l'espace-temps en cosmologie
Aujourd’hui, les quasars peuvent encore servir à bouleverser notre connaissance de l’Univers. Ils pourraient contribuer à faire la lumière sur la nature de l’énigmatique énergie noire et peut-être même sur l’existence de mondes parallèles grâce aux futures observations de RadioAstron. Si l’on a de bonnes raisons de penser que les quasars sont des trous noirs supermassifs accrétant de la matière, certains pourraient être des fontaines blanches, des trous de vers, c'est-à-dire l’autre extrémité d’un trou noir absorbant de la matière en provenance d'un Univers parallèle.


Du fait de l'expansion de l'espace, la probabilité d'observer un quasar dédoublé par un effet de lentille gravitationnelle change en fonction du
décalage spectral de la région où se trouve ce quasar. Cette probabilité est influencée par le contenu en énergie noire du cosmos.
© Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe
En ce qui concerne l'intérêt des quasars pour l'étude de l’énergie noire, on a déjà des résultats importants comme le montre l’article publié sur arXiv par un groupe international d’astrophysiciens et de cosmologistes dont certains sont membres du Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU). Il se trouve qu’en fonction de la vitesse d’Expansion de l’Univers, plus précisément encore du type de modèle cosmologique relativiste dans lequel nous vivons, la probabilité d’observer un quasar par un effet de lentille gravitationnelle forte n’est pas la même selon le décalage spectral et la portion de la voûte céleste d’une taille angulaire donnée. En théorie, il suffirait donc d’observer un nombre suffisamment élevé de quasars subissant un effet de lentille gravitationnelle de ce genre pour préciser à la fois la géométrie et le contenu en énergie noire du cosmos observable.

Les quasars, des alternatives aux supernovae en cosmologie
Après des années de travail sur les données collectées par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et concernant environ 100.000 quasars, les chercheurs ont fini par débusquer presque 50 nouveaux quasars avec effet de lentille, portant le nombre des cas connus depuis 1979 à plus de 100. Les observations révèlent bien, elles aussi, une accélération récente de l’Expansion de l’Univers comme celle découverte par Saul Perlmutter et ses collègues. De plus, en joignant les données collectées à celles obtenues sur le rayonnement fossile et les fameuses Oscillations Acoustiques des Baryons (BAO, Baryon Acoustic Oscillations), on trouve la même proportion d’énergie noire déjà évaluée avec l’étude des supernovae. Malheureusement, à la limite des précisions des mesures, on trouve encore un résultat conforme à l’hypothèse d’une vraie constante cosmologique, comme dans la simulation du cosmos observable récemment effectuée avec DEUS.


Deux images du premier quasar identifié comme un objet cosmologique en 1962. Vue par Hubble, 3C-273 se présente comme une étoile brillante
avec un jet de matière en bas à droite de l'image de gauche. Sur l'image de droite, une technique de coronographie similaire à celle utilisée
pour voir la couronne solaire montre quelques détails de la galaxie hôte du quasar.
© WFPC2: Nasa et J. Bahcall (IAS), A. Martel (JHU), H. Ford (JHU), M. Clampin
(STScI), G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory),
the ACS Science Team et Esa
En tout état de cause, il s’agit d’un résultat majeur. On sait que les SN Ia, qui sont probablement le plus souvent des collisions de naines blanches, ce qui ne remet pas en cause l’existence de l’énergie noire, sont les outils les plus importants pour mettre en évidence l’existence de l’énergie noire. Que l’étude des quasars, avec un phénomène physique différent c'est-à-dire l’effet de lentille gravitationnelle, donne lui aussi une preuve de l’existence de l’énergie noire, ne peut que renforcer la confiance que l’on a dans le modèle de concordance de la cosmologie standard.

* The Sloan Digital Sky Survey Quasar Lens Search. VI. Constraints on Dark Energy and the Evolution of Massive Galaxies
* DEUS (Dark Energy Universe Simulation)

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences, du 20 avril 2012
Source Actualité Futura-Sciences: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/astronomie/d/grace-aux-quasars-une-nouvelle-preuve-de-lexistence-de-lenergie-noire_38137/

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MessageSujet: Re: Quoi de neuf sur ''notre'' Univers...   Mer 16 Mai 2012 - 23:48

Où est passée la matière noire ?

En étudiant le mouvement de 400 étoiles, une équipe d'astrophysiciens vient de démontrer qu'il n'y a pas de matière noire autour du Soleil.

Le caillou dans la chaussure
Quand les astronomes étudient le mouvement des étoiles dans les galaxies, ou encore celui des galaxies au sein des amas de galaxies, leurs observations semblent indiquer la présence d'une masse invisible, représentant 80% de la matière totale de l'Univers. Cette matière "noire" - à laquelle nous consacrons notre dossier dans le Ciel&Espace de mai - est de nature inconnue.


Cette vue d'artiste montre en bleu là où la matière noire est supposée se répartir autour de la Voie Lactée.
© ESO/L. Calçada
Pour avoir un jour une chance de découvrir de quoi est faite la matière noire, encore faut-il qu'elle existe dans notre environnement immédiat. C'est ce qu'a entrepris de vérifier une équipe internationale menée par l'Italien Christian Moni-Bidin, astronome à l'Université de Conception, au Chili. Si la matière noire existe dans le voisinage du Soleil, elle doit avoir une influence gravitationnelle sur les étoiles proches. Les astronomes ont donc mesuré avec précision la vitesse de 400 étoiles avec le télescope européen de 2,2m de l'Observatoire de La Silla, au Chili.

Absente autour du Soleil
Le verdict est sans appel, les mouvements observés s'expliquent totalement avec la masse visible. Cette découverte ne remet pas forcément en doute l'existence de la matière noire. En revanche, elle montre qu'elle est peu ou pas présente dans notre environnement proche. Il faut du reste noter que certains théoriciens supposaient déjà que la matière noire est davantage présente dans le halo de la Galaxie que dans le voisinage du Soleil. Voir par exemple la publication (en anglais) de l'équipe de Mark Vogelsberger, de l'Institut Max Planck en Allemagne.

Coup dur pour les WIMPs
Pour expliquer la matière noire, les astronomes ont déjà éliminé plusieurs candidats, comme les trous noirs et les naines brunes. Les physiciens prennent aujourd'hui le relais avec une particule hypothétique appelée WIMP, (Weakly Interacting Massive Particule, Particule Massive qui Interagit Faiblement).

Plusieurs expériences sont en cours pour détecter des WIMPs, comme AMS ou IceCube, et elles supposent que nous sommes baignés de matière noire. Si on s'en tient au résultat de l'équipe de Christian Moni-Bidin, elles risquent fort d'échouer. Espéront que le LHC du Cern parvienne a fabriquer des WIMPs. Si ils existent, l'accélérateur de particule est théoriquement capable de les mettre en évidence. En attendant, la matière noire s'évapore, et le mystère ne fait que s'épaissir. D'autant que ce résultat vient s'ajouter au comportement inattendu de la matière noire observé dans l'amas de galaxie Abell 520.

JL Dauvergne, du 23 avril 2012
Source Ciel&Espace: http://www.cieletespace.fr/node/8884

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