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Le monde selon la Physique ( physics world com ) avril 2016 , 1ère partie suite 2

Publié le 18 avril 2016 par 000111aaa

6/Traduction : le bruit des ondes gravitationnelles  pourrait etre plus important que prévu 

Gravitational background noise could be much louder than expected

6 comments

Cosmic signal could be detected by LIGO and Virgo in 2020, say physicists

Simulation of two black holes that are about to merge

Noisy neighbours: two black holes about to merge

Le signal  d’onde gravitationnelle- créé par la fusion  des trous noirs  pourrait etre 10 fois plus fort que prévu, selon les calcul des astrophysiciens travaillant sur le LIGO et les détecteurs  d’ ondes gravitationnelles. En utilisant les informations glanées récemment sur  la détection d'une onde gravitationnelle de LIGO, l'équipe estime que le  signal  pourrait être   si fort qu'il  serait mesurable  par LIGO et Virgo en 2020, quand  les détecteurs fonctionneront  avec les sensibilités   accrues de  la conception complète.

Tôt cette année, la collaboration LIGO a annoncé la première détection jamais obtenue  d'une onde gravitationnelle. Le signal est censé avoir été créé par la fusion de deux trous noirs dans un système binaire baptisé GW150914. Des fusions similaires devraient se produire sur une base régulière dans tout l'univers, mais la grande majorité de ces événements sont trop éloignés  pour être détectés comme signaux distincts sur Terre. A la place , ces événements contribuent à tout cet arrière-plan d’ondes gravitationnelles qui imprègne le cosmos.

Les astrophysiciens sont désireux d'étudier ce bruit, car il pourrait fournir des informations importantes sur les trous noirs. D'autres événements astrophysiques tels que la fusion des étoiles à neutrons ou des fusions trous noirs- étoiles à neutrons pourraient également contribuer a ce  bruit de fond, et des mesures précises pourraient  alors révéler comment ces systèmes binaires sont communs.

Pour avoir une idée approximative de la façon dont ce bruit de fond est fort, les astrophysiciens ont besoin de savoir combien de fois ces fusions de trous noirs se produisent et  de combien de masse sont porteurs ces trous noirs qui fusionnent quand ils entrent en collision. Jusqu'à la découverte de GW150914, l'existence et la fusion de trous noirs binaires était purement théorique, et avec  ce manque de données réelles, il est très difficile de prédire  à quoi  cet arrière-plan d’ ondes gravitationnelles ressemble.

D’ores et déjà , les astrophysiciens ont un point de données pour travailler avec - GW150914 - et les scientifiques sur les collaborations LIGO et Virgo ont utilisé les informations tirées de cette percée pour estimer l’intensité  de cet arrière-plan d’ ondes gravitationnelles. Au centre de leur analyse il y a l'idée qu'il n'y a rien de spécial  à dire à propos de GW150914 et que  la fusion est  moyenne  en tous  sens.

L'équipe suppose que la distribution de masse lors  de la fusion des trous noirs est gaussienne  en forme – en ayant un fort pic central et  des marges  dues  à des masses supérieures et inférieures. Parce qu'il est supposé avoir une masse moyenne, GW150914 doit  se situer dans le pic central de la distribution. Cela a conduit les chercheurs à conclure que la population de binaires de trous noirs est environ 20 fois plus massive que prévue.

Cette information a ensuite été combinée avec une estimation de la vitesse à laquelle les fusions de trous noirs se produisent dans l'univers. Encore une fois, cela a été fait en supposant qu'il n'y avait rien de spécial à propos de la détection de GW150914. En d'autres termes, l'équipe suppose que LIGO n'a pas été particulièrement  chanceux  pour avoir détecté un événement extrêmement rare. Sachant que LIGO a été allumé pendant une certaine période de temps - au cours de laquelle il a détecté cette  fusion – cela a  permis à l'équipe d'estimer qu'environ 16 fusions de trous noirs se produiraient par année, par gigaparsec cube d'espace.

Après avoir  mis  tout cela ensemble, l'équipe estime que l'arrière-plan des ondes gravitationnelles est environ 10 fois plus fort qu'on ne le pensait avec  des fréquences autour de 25 Hz. Cela, disent les chercheurs, signifie qu'il devrait être possible de mesurer l'arrière-plan des ondes gravitationnelles en utilisant les deux détecteurs avancée LIGO aux Etats-Unis et le détecteur avancée Virgo en Italie, quand ils seront tous en fonctionnement  à  (ou près) leur sensibilité de  conception complète,  ce qui devrait se produire après 2019.

B S Sathyaprakash de l'Université de Cardiff au Royaume-Uni membre de la collaboration LIGO explique que les  ondes gravitationnelles et les  mesures de fond sont prises par la recherche de corrélations entre les signaux mesurés par au moins deux détecteurs( à des lieux différents). Ceci est fait pour éliminer le bruit qui se produit localement dans les détecteurs d'ondes gravitationnelles, et assure que le signal mesuré provient du cosmos. "La première étape consistera à rechercher des corrélations dans les deux détecteurs LIGO," explique t-il. Plus tard cette année, le détecteur Virgo amélioré près de Pise se joindra à la recherche et il y a d'autres installations prévues pour l'Inde et le Japon.

En fin de compte, les astrophysiciens aimeraient mesurer l'amplitude du bruit en fonction de la fréquence sur la plage de fonctionnement des détecteurs. Ce spectre fournirait des informations importantes sur la distribution de masse des trous noirs, et pourrait même permettre aux  cosmologistes d'identifier une composante du bruit qui a été créée par les fluctuations quantiques juste après le Big Bang.

Les calculs sont décrits dans Physical Review Letters.

A propos de l'auteur Hamish Johnston est rédacteur en chef de physicsworld.com

  MON COMMENTAIRE /Tout comme Ashgar dans le forum anglais qui suit cet article   , j estime qu’évaluer en gaussien  le nombre de fusions et leur caractéristiques d’ après les temps de mesure  et leur intensité  est une hypothèse excessive ….. Pourquoi  GW150914 n’aurait-il pas été aperçu parce que précisément il sortait de la moyenne ?…Toutefois je veux bien me borner à laisser aller mon imaginaire et supposer  que nombre de fusion s se déroulent  loin de nos mesures  et sont bien moins actives  au point  qu’elles  se «  perdent »  dans un bruit de fond  moyen ….Donc l’univers «  tremblote »  soit par  quasi PERMANENCE   de  ces évènements de fusion   pas si  exceptionnels que ça  soit  à cause de la nature quantique possible   d’une  gravité granulaire…….J’ attends aussi qu’un spécialiste  de EINSTEIN   m’ explique  la cinétique de propagation de ces ondes gravitationnelles   et leur coefficient d’amortissement avec la distance et/ ou le temps ….

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7/TRADUCTION

Le monde selon la Physique ( physics world com ) avril 2016 , 1ère partie suite 2

Finding the Earth-bound evidence for supernovae in the galactic neighbourhood

2 comments

Iron-60 deposits in the Earth's crust reveal that supernovae in the relatively recent past may have affected our planet

Les emplacements et le calendrier des supernovae les plus proches de la Terre, qui se sont produites  au cours des derniers millions d'années, ont pu être déterminées grâce à de nouvelles études d'un isotope spécifique du fer. La recherche, menée par deux équipes indépendantes, suggère que deux supernovae ont explosé à 330 années-lumière de la Terre dans les 2,3 millions d'années. Les résultats - qui combinent "l'astronomie en haute mer" avec "l'archéologie galactique" - allusion à la possibilité que les supernovae peuvent avoir affecté le climat de la Terre, ce qui conduit à l'époque géologique  du Pléistocène à partir de laquelle l'homo sapiens a évolué.

Les astronomes ont longtemps soupçonné que les supernovae qui ont lieu dans notre voisinage galactique auraient pu décider des effets sur notre planète, pouvant provoquer des extinctions de masse ou des changements climatiques mondiaux.Le  Fer-60 (60Fe) est produit quand une supernova explose, et sa présence dans la mer profonde de la croûte terrestre signifie que un ou plusieurs supernovae se sont produits au cours des derniers millions d'années.

 Deux équipes individuelles menées par Dieter Breitschwerdt à l'Institut de Technologie de Berlin, et Anton Wallner de l'Université nationale australienne, ont examiné les liens entre ces  dépôts  de 60Fe et  les supernovae. Lors de l'échantillonnage des sédiments au fond de l'Atlantique, le Pacifique et l'océan Indien, l'équipe de Wallner a  utilisé une   spectrométrie de masse pour mesurer une surabondance de 60Fe, par rapport au fer terrestre normal, 40 fois supérieur au niveau d'arrière-plan. Le 60Fe remonte à deux périodes de temps – l une , il y a 1,5 à 3,2 millions d'années et l autre  de 6,5 à 8,7 millions d'années. Cette abondance est beaucoup plus élevée que ce qui pourrait être expliqué par des débris météoriques ou l'impact d'un gros astéroïde, ne laissant qu'une seule autre alternative: les  supernovae.

Breitschwerdt estime qu'il peut être possible de dire quand et où le plus récent de ce phénomène  supernovae a  eu lieu. Notre système solaire réside dans une énorme cavité à l'intérieur d’un  milieu interstellaire connu sous le nom "Bulle locale". Avec quelque 300 années-lumière de large, «l'existence même de la bulle locale exige des explosions de supernovae d'avoir soufflé sur le voisinage solaire " dit Breitschwerdt.

L'équipe a calculé les trajectoires les plus probables et les masses des étoiles massives qui auraient pu devenir supernovae, et a ciblé   un groupe d’étoiles locales connues sous le nom d'association Scorpius-Centaure. Les chercheurs ont découvert qu'une étoile  de 8,8 masse solaire aurait pu exploser relativement proche de la Terre il y a 2,3 millions d'années, suivi d'une étoile de 9,2 masse solaire il y a seulement 1,5 millions d'années. Ensemble, ces deux supernovae ont contribué  à 47% du 60Fe  présent dans la croûte terrestre. Une autre douzaine d’ étoiles de l'amas ont également explosé plus tôt, mais plus longtemps que ceci  s est produit   loin ils étaient, ce qui réduit leur impact sur la Terre.

"Tant notre publication et celle de  Breitschwerdt se complètent mutuellement, que  je pense que nous avons maintenant une très belle photo et cohérente à travers« l'astronomie en haute mer »et l'archéologie galactique», dit Wallner.

Mais il peut y avoir une autre tournure à ce conte. Il y a environ 2,6 millions d'années, la Terre est entrée dans une période de glaciations répétées connues sous l'époque pléistocène. Quand  elle a pris fin il y a 11.700 ans, les êtres humains ont émergé comme la forme dominante de la vie sur la planète. Le début du Pléistocène coïncide avec le début de la supernovae Scorpius-Centaure. Peuvent-ils être liés?

Bien qu'il n'y ait aucune preuve directe et que les temps ne sont  peut être simplement  que coïncidence, Adrian Melott de l'Université du Kansas pense qu'il pourrait être utile de l’examiner. "Une idée est que les rayons cosmiques issus  des supernovae peuvent provoquer des formations de nuages ​​qui pourraient avoir refroidi la planète», dit-il. "Nous pouvons certainement modéliser les rayons cosmiques, mais la couverture nuageuse est plus difficile parce que c'est une ligne plus spéculative de la recherche."

Les deux  ,Wallner et Breitschwerdt ,conviennent que cela est une proposition raisonnable. "Il serait  possible peut-être qu'il y ait  une coïncidence similaire pour le 60Fe  d un ancien flux il y a sept à huit millions d'années, bien que pas aussi prononcé," dit Wallner, ajoutant que l'idée est encore «très spéculative, et je pense que la plupart des scientifiques de la Terre sont sceptiques" . Bien que ces supernovae étaient trop loin pour irradier la planète et provoquer des extinctions de masse, Melott les considère comme une preuve de concept. "Le message à retenir est que les supernovae peuvent se produire à proximité," dit-il. «Au cours des 500 derniers millions d'années, il doit y avoir eu des supernovae très proches avec des conséquences désastreuses. Il y a eu beaucoup d'extinctions de masse, mais à ce stade nous ne disposons pas de suffisamment d'informations pour démêler le rôle des supernovae en "

Tant le document de Breitschwerdt que  le papier de Wallner sont publiés dans Nature.

A propos de l'auteur/Keith Cooper est un journaliste scientifique basé au Royaume-Uni

MON COMMENTAIRE /L hypothèse de présence  excessive de 60Fe  est à exploiter  bien sûr  mais la dater d’après des «  souffles  cosmiques » de supernovæ  proches   et survenant   a des dates hypothétiques  revient  à empiler deux hypothèses exactement  compilables !!!Je ne crois pas que les astronomes  jouent aux jeux de hasard plus que le simple quidam et probablement moins !!!

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8/RESUME

Migration des oiseaux  et champ magnetique terrestre 


Birds measure magnetic fields using long-lived quantum coherence

8 comments

Evolution may have optimized fluctuations in cryptochrome proteins, say scientists

Photograph of a zebra finch

Sensing direction: the zebra finch uses its eyes to sense magnetic fields

Une cohérence de spin à longue durée trouvées dans les protéines dans les yeux des oiseaux migrateurs pourraient expliquer comment ces créatures sont capables de naviguer le long  du champ magnétique de la Terre avec une précision extraordinaire. Telle est la conclusion de chercheurs au Royaume-Uni et  Allemagne, qui ont créé un nouveau modèle réaliste de protéines cryptochromes qui est basé sur des simulations avancées de spins nucléaires et d'électrons. L'équipe fournit également une explication de la façon dont le compas magnétique aviaire a été optimisé par l'évolution.

Chaque année, les oiseaux migrateurs naviguent des milliers de kilomètres entre leur élevage et  leur terrain d'hivernage. avec une précision remarquable…. Il est connu depuis longtemps que cela est en partie dû à leur capacité à détecter la direction du champ magnétique de la Terre, les recherches ont démontré que certains oiseaux peuvent détecter la direction des lignes de champ avec une erreur de 5 ° ou moins . Cependant, les scientifiques ne maitrisent pas une bonne compréhension des mécanismes biologiques qui rendent ce sens magnétique possible.

L'une des théories les plus populaires est basée sur l'idée que les photons entrants excitent  des protéines sensibles à la lumière appelées cryptochromes dans la rétine de l'oeil d'un oiseau. Il en résulte un électron en cours de transfert entre deux molécules au sein de la protéine. Les deux molécules de radicaux libres résultants ont chacun un électron non apparié, mais comme elles ont été produites en même temps, les spins des deux électrons sont corrélés. Les deux tours d'électrons forment un état quantique cohérent qui est affecté par de faibles champs magnétiques extérieurs, tels que le champ magnétique terrestre. Cette interaction affecte la réactivité chimique des molécules de radicaux libres et, finalement,  le cerveau par les signaux qu'ils envoient

Bien que cela semble plausible en théorie, personne n'a expliqué exactement comment ce processus permet  au  champ magnétique de la Terre  d’ être mesurée  avec  5 ° de  précision. En effet, quand les gens ont calculé comment les réactions chimiques magnétiquement sensibles présentes  dans la rétine pouvaient répondre à la direction d'un champ magnétique faible, ils ont constaté que "vous pouvez varier la direction du champ par de nombreux degrés sans changer considérablement le signal de sortie," explique Peter Hore de l'Université d'Oxford.

Pour combler cette lacune, Hore et ses collègues d'Oxford et de l'Université d'Oldenburg en Allemagne a construit un modèle plus réaliste des molécules impliquées. La plupart des recherches antérieures ont modélisé  des «radicaux simples contenant un spin nucléaire unique", mais "les radicaux en position de  cryptochromes ont beaucoup de spins nucléaires - 10 ou 15 dans chacun des deux radicaux», explique Hore. «Ce que nous avons fait est de modéliser quelque chose de beaucoup plus réaliste, en mettant dans de nombreux tours plus nucléaires, avec des accouplements réalistes aux spins d'électrons."

L'équipe a constaté que lorsque les temps de cohérence de spin dans son modèle ont été fixés pour être plus longs que quelques microsecondes, il y avait un «pic» marqué du rendement de l'état de signalisation produite par des réactions de spin-sélective des paires de radicaux. Comme la durée de vie de spin est prolongée de 1 ms vers 100 ms, la pointe émerge, se  renforce et se rétrécit. Selon les chercheurs, une telle fonctionnalité pourrait fournir aux  oiseaux  une information directionnelle avec une précision suffisante pour expliquer leur comportement de navigation.

MON COMMENTAIRE / C’est par le Professeur ROCARD  , père de notre premier ministre  , que j’ai appris cette sensibilité des oiseaux au champ magnétique terrestre …..Il leur supposait une ferrite réceptive....Dans la tète .. Jusqu ‘alors je supposais qu’ ils migraient  " en « mémoire solaire  », donc visuelle …Ceci dit  , ils ne migrent pas la nuit  alors que le champ magnétique terrestre est permanent ….. Alors pourquoi ne pas se rallier à la manip de labo de PETER HORE ???

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