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Le Monde selon la Physique ( semaine 24)

Publié le 01 juillet 2014 par 000111aaa

Reprenant pied ailleurs  et après un voyage fatigant je vous propose chers lecteurs deux de mes traductions de  PHYSICS WORLD COM   suivies de mes commentaires

 Couple emerges from trio of supermassive black holes

Un trio en orbite  de trous noirs super massifs vient d’être repéré dans une galaxie ,à près de 4,2 milliards d'années-lumière de distance. La découverte a été faite par une équipe internationale d'astronomes, qui souligne que ces systèmes triples sont très rares car la plupart des galaxies présentent juste un trou noir en leur centre. Ce système est particulièrement intéressant pour les astronomes parce que deux des trois trous noirs sont très étroitement liés, formant une paire binaire "serrée" au sein du système.

Les astronomes savent que les trous noirs super massifs - le plus grand type de trou noir possible- qui peut receler des milliards de masses solaires - sont au cœur de la plupart des galaxies, y compris notre propre Voie Lactée. La plupart des galaxies est censée évoluer par collisions et fusions entre galaxies plus petites, de sorte que certaines des plus grandes galaxies devraient contenir plusieurs trous noirs super massifs. Présenter deux ou plusieurs de ces puissances gravitationnelles dans une galaxie entrainerait des effets profonds sur sa structure et sa dynamique. Une paire de trous noirs super massifs en orbite l’un de l’autre , par exemple, perturberait par la gravité du système binaire le gaz et les étoiles au centre de la galaxie hôte. Ceci, à son tour, pourrait conduire à une flambée de formation d'étoiles ou même l'expulsion de l'un des trous noirs de la galaxie.

À ce jour, seules quelques galaxies avec deux trous noirs supermassifs ont été trouvés, et seulement quatre systèmes de trou noir triples sont actuellement connus. L'espacement plus proche connue entre les trous noirs dans un système binaire est de 2,4 kiloparsecs –soit environ 1/10ème du diamètre du disque principal de la Voie Lactée. Le nouveau système, détecté par Roger Deane de l'Université de Cape Town, Afrique du Sud, et ses collègues, se compose de deux trous noirs supermassifs séparés par à peine 140 parsecs, tandis que le troisième du trio se trouve à 7 kiloparsecs de la paire si unie. Les deux trous noirs de la paire sont en orbite autour l’un de l'autre à grande vitesse - plus de 100 000 ms-1.

L'équipe a fait sa découverte en étudiant six galaxies que l'on croyait etre des systèmes hôtes de trous noir supermassifs binaires , ceci etant  basé sur des observations dans le proche infrarouge et optique. Les chercheurs ont constaté que l'un des trous noirs était en fait double , et donc ce système particulier s’avère etre   triple. Comme les astronomes n'ont pas eu  à chercher parmi  de nombreux candidats  pour trouver ce système, ils croient que ces binaires très serrés et des systèmes à triples effet de trous noirs pourraient être bien plus fréquents qu'on ne le pensait.

L'équipe a utilisé une technique appelée interférométrie à très longue base (VLBI) pour étudier le trio.C e VLBI crée une sorte de radiotélescope géant couvrant des milliers de kilomètres à travers le monde en combinant les signaux de grandes antennes radio qui peuvent être en fait séparés par 10.000 km. Cela permet aux astronomes de voir des détails 50 fois plus fins que ceux possibles avec le télescope spatial Hubble. Les observations actuelles ont donc été réalisées avec le Réseau européen VLBI (EVN) et les données ont été corrélées à l'Institut unifié de VLBI en Europe (JIVE) aux Pays-Bas.

Deane a dit à  Physicsworld.com que la découverte démontre la puissance de VLBI pour faire la différence entre plusieurs objets dans des systèmes qui sont à d’énormes distances de la Terre. Avant la dernière découverte, une paire de trous noirs supermassifs avec l'orbite plus proche (environ 7 parsecs de distance) avait été repérée dans une galaxie à près de 750 millions d'années-lumière de la Terre. «Notre système est là à 4,2 milliards d'années-lumière de la Terre, qui est beaucoup plus éloigné que la paire la plus proche connue, et ce qui démontre que la technique VLBI peut être utilisée pour sonder des paires proches de trous noirs dans une fraction plus équitable du temps cosmique," dit-il.

La présence de cette paire liée a également été révélée par l'intermédiaire d'une option d’observation beaucoup plus importante - a savoir les jets radio à grande échelle émanant des trous noirs. Ces jets astrophysiques constituent une caractéristique commune des trous noirs supermassifs –l’ accrétion de matière par collecte autour de l'horizon des événements du trou noir est éjectée le long de son axe de rotation quand elle  essaie de tomber dans le trou. Le système triple a trois de ces jets, et Deane et ses collègues ont constaté que la présence de la paire serrée s’imprime en quelque sorte sur les propriétés des jets. En effet, le mouvement orbital des trous noirs dans la paire astreint les jets à tourner en forme ‘une   hélice en "S" ou en tire-bouchon. Ceci permet aux astronomes un curieux "smoking gun" pour un système de trou noir binaire et qui pourrait être utilisé dans les recherches futures.

Deane souligne également que ce système triple extrême pourrait être à l’origine de la création d'ondes gravitationnelles - ondulations dans le tissu même de l'espace-temps. Les futurs télescopes, comme le Square Kilometre Array, devraient être en mesure de détecter ces ondulations de trous noirs qui sont encore plus rapprochés. "Cela me remplit de beaucoup d'enthousiasme que ceci  soi comme de gratter juste la surface d'une longue liste de découvertes qui seront rendues possibles avec le Square Kilometre Array», dit Deane.

La recherche est publiée dans la revue Nature. À propos de l'auteur Tushna Commissariat

MON COMMENTAIRE /Je me  réjouis de ce travail pour plusieurs raisons ……. C’est peut-être par l’observation  interférométrique radio longue base que l’on finira par approcher expérimentalement parlant la structure et les propriétés de ces trous noirs supermassifs centro galactiques .En effet  certains théoriciens doutaient de leur unicité physique .Leurs hypothéses en faisaient des « champs de ruines » , à savoir un rassemblement progressif gravitationnel lent et paisible  de toutes les vieilles étoiles mortes de leurs galaxies  ….Mon Candide parlerait en rigolant des cimetières introuvables des éléphants …….Or là on peut dénombrer les jets et estimer leur importance …….Ceci étant dit , je convie mes lecteurs à réfléchir  à ces propriétés curieuses du trou noir  : voilà un gouffre attractif  qui ne croque que ce qui le séduit et rejette le reste en jets de matière   et de photons radio …Je sais que les équations de SCHWARZSCHILD /EINSTEIN  permettent une approche mathématique diversifiée   de ces divers types de trous noirs mais m’en méfie  tant que les manips ne confortent pas les calculs !

 Physicists seek to cut helium costs

L'American Physical Society (APS) vient de donner le coup d'envoi d'un programme pilote qui est conçu pour fournir de l'hélium à des prix abordables pour les chercheurs universitaires américains qui n'ont besoin que de petites quantités de l'élément. Le plan APS impliquera la Defense Logistics Agency (DLA) pour négocier le coût de l'hélium avec les fournisseurs pour les chercheurs qui sont financés par des subventions gouvernementales. Le DLA achète déjà hélium au nom du ministère de la Défense, dont il fait partie.

Les physiciens utilisent couramment l'hélium pour refroidir les expériences de laboratoire et il se révèle nécessaire en grande quantité pour refroidir les aimants supraconducteurs dans les accélérateurs de particules.L’ Hélium refroidit les aimants dans les machines de résonance magnétique d'imagerie et joue un rôle essentiel dans la fabrication de puces électroniques et de fibres optiques. Or les pénuries d'hélium sont devenus monnaie courante ces dernières années après que les utilisations  de ce  gaz aient tant augmenté.

Alors que les grands laboratoires et les laboratoires nationaux peuvent négocier un bon prix pour l'hélium auprès des fournisseurs, en raison des grandes quantités dont ils ont besoin, les petits utilisateurs - tels que des chercheurs dont les principaux achat ont de 100 litres simplement à un moment donné- on constate alors que les fournisseurs peuvent facturer des prix plus élevés. "[Les petits acheteurs] n'ont pas le même pouvoir d'achat», explique Mark Elsesser, un analyste politique à l'APS qui servira de liaison entre les chercheurs et le DLA.

En effet, des chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie paient 7,50 $ par litre d'hélium liquide - près de la moitié de ce que l’ Université Rutgers dans le New Jersey paie. "L'espoir de ce programme  vient de ce que certaines universités dans une mauvaise position pour négocier avec les vendeurs particuliers auront accès à l'hélium», dit Moïse Chan, un physicien à basse température à Penn State. En plus de cela, les utilisateurs à la fin des itinéraires de livraison des fournisseurs pourraient recevoir seulement 75 ou 80 litres dans un Dewar ballon de 100 litres, en raison de l'évaporation. !

Le plan entre l'APS et le DLA est né après les membres APS aient averti la société au sujet de leurs difficultés à obtenir de l'hélium liquide à un prix abordable. Après avoir entendu un exposé sur la question par Chan en Mars, deux représentants de la DLA se sont offerts pour les aider, et le programme a ensuite été mis en place. L'American Chemical Society s’y joindre le mois suivant, en aidant à améliorer la portée du programme. «Nous sommes à la recherche d'un ensemble d'utilisateurs en géographie et approvisionnement des demandes variés explique Elsesser. "Les chimistes ont un calendrier beaucoup plus régulièr pour  livraison."

L'équipe est maintenant à la recherche de groupes de recherche pour participer au programme et une publicité est faite via des bulletins d'information, des articles de journaux et des webinars, ainsi que  parune page dédiée sur le site de l'APS qui offrira des informations sur le programme. "A partir d'un programme pilote cela nous permet d'évaluer la façon dont il fonctionne, ses avantages potentiels, et quel type d'utilisateur scolaire est un bon moyen », dit Elsesser. "Ensuite, nous allons voir où se trouvent les utilisateurs, où les besoins d'approvisionnement se trouvent et regler d'autres questions." Le consortium prévoit de revoir le plan de l'hélium-achat en Décembre 2015. En cas de succès, un déploiement à grande échelle devrait commencer en 2016.

À propos de l'auteur Peter Gwynne est à Physics World

MON COMMENTAIRE/L’hélium  nous en avons eu besoin au  CEA  ainsi que l’air liquide en grande quantité  ……J’ai scrupule à rappeler qu’à l’université de  LYON   les années 50 m ont forcé a travailler ma thèse avec des sources de  froid bien plus rustiques tels que la carbo glace  à -78 °C  tant nous étions pauvres !!!  Donc je compatis en effet  au sort de ces « pauvres chercheurs américains » avec leur litre d’hélium à 7,50 dollars le litre !!!

Mais le problème est tout autre : l’hélium est rare et cher car il finira par devenir une donnée économique stratégique ! L'hélium est, après l'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'Univers, mais sa raréfaction sur Terre pourrait devenir inquiétante. Pratiquement tout l'hélium a été produit lors de la nucléosynthèse primordiale…..Donc ,soit il se dégaze des roches qui l’ont emprisonné soit il est produit sur Terre par la radioactivité α d'éléments lourds : les particules α qui y sont produites sont en effet des noyaux d'hélium 4 complètement ionisés et qui récupèrent ensuite des électrons !. Dans l'atmosphère terrestre, la concentration de l'hélium n’est que  de 5,2×10-6 en volume…..Pour l'utilisation à grande échelle, l'hélium est extrait par distillation fractionnée du gaz naturel, qui peut en contenir jusqu'à 7 % ….Par les données  WIKI   je sais qu’en 2005, environ 160 millions de m3 d'hélium ont été extraits du gaz naturel, ou puisés dans les réserves, avec environ 83 % des États-Unis, 11 % d'Algérie et le reste principalement de Russie et de Pologne

Il n y a pas de moyen économique de le synthétiser  car en bombardant du lithium ou du bore avec des protons de haute énergie cela  coute trop cher !!!!

A suivre


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