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Technologie et science

Des études récentes montrent que la Lune a « volé » des molécules de l’atmosphère terrestre

by Thomas Caron
written by Thomas Caron

Publié le 13 janvier 2024 à 18h52. Des particules issues de l’atmosphère terrestre, emportées par le vent solaire, se déposent depuis des milliards d’années sur la Lune, modifiant la composition du sol lunaire. Une nouvelle étude révèle que ce transfert de matière est plus complexe qu’on ne le pensait et pourrait avoir des implications importantes pour l’exploration lunaire.

Des recherches récentes remettent en question les théories établies sur l’origine des gaz volatils – tels que l’eau, le dioxyde de carbone, l’hélium et l’azote – détectés dans le régolithe lunaire, la couche de poussière recouvrant la surface de la Lune. Ces traces, découvertes lors des missions Apollo, avaient initialement été attribuées au Soleil.

En 2005, des scientifiques de l’Université de Tokyo avaient émis l’hypothèse que ces substances provenaient de l’atmosphère d’une Terre primitive, antérieure à la formation de son champ magnétique, il y a environ 3,7 milliards d’années. Ils pensaient que l’apparition du champ magnétique aurait stoppé ce flux de particules. Cependant, la nouvelle étude suggère que le champ magnétique terrestre aurait en réalité favorisé le transfert de particules atmosphériques vers la Lune, un processus qui se poursuit encore aujourd’hui.

« Cela signifie que la Terre a fourni pendant tout ce temps des gaz volatils tels que l’oxygène et l’azote au sol lunaire »,

Eric Blackman, professeur au Département de physique et d’astronomie de l’Université de Rochester à New York

Les chercheurs ont utilisé des simulations informatiques pour tester deux scénarios : un fort vent solaire en l’absence de champ magnétique terrestre, et un vent solaire plus faible avec un champ magnétique puissant. Le scénario correspondant à la Terre actuelle s’est avéré le plus efficace pour transférer des fragments de l’atmosphère terrestre vers la Lune. Ces résultats ont ensuite été comparés aux données issues de l’analyse des échantillons lunaires rapportés sur Terre.

La présence d’éléments utiles comme l’oxygène et l’hydrogène sur la Lune pourrait s’avérer précieuse pour de futures missions et potentiellement pour l’établissement de colonies lunaires. L’extraction de ces ressources sur place permettrait d’éviter leur transport coûteux depuis la Terre.

« Des études sont déjà menées sur la manière de traiter l’eau contenue dans le régolithe lunaire pour en extraire l’hydrogène et l’oxygène, qui pourraient servir de carburant. Des recherches portent également sur des carburants à base d’ammoniac, qui utiliseraient l’azote transporté par le vent solaire. Ainsi, cette matière apportée par le vent solaire pourrait être exploitée grâce à ces innovations », explique Eric Blackman.

Une vue de la Terre au-dessus de l'horizon lunaire, capturée par Apollo 11.

Le champ magnétique terrestre, généré par les mouvements du fer et du nickel en fusion dans le noyau de la planète, protège l’atmosphère en déviant une grande partie du vent solaire. Cependant, son interaction avec ce vent solaire crée une magnétosphère, une structure en forme de comète, qui peut canaliser certaines particules vers l’espace, notamment vers la Lune.

« Nous utilisons des échantillons lunaires rapportés par les missions Apollo 14 et Apollo 17 pour valider nos résultats », explique Shubhonkar Paramanick, étudiant diplômé à l’Université de Rochester et auteur principal de l’étude, publiée en décembre dans la revue Nature Communications Earth & Environment.

Cette découverte est d’autant plus pertinente que la Chine a récemment collecté de nouveaux échantillons de sol lunaire avec sa mission Chang’e-5 en 2020, et a ramené des échantillons de la face cachée de la Lune avec Chang’e-6 en 2024. Ces nouveaux échantillons permettront de confirmer et d’approfondir les conclusions de cette étude.

Selon Simeon Barber, chercheur à l’Open University au Royaume-Uni, cette étude renforce l’idée que la Terre et la Lune ont une histoire commune et qu’elles s’influencent mutuellement, non seulement physiquement, mais aussi chimiquement. Les futurs modules robotiques lunaires, capables de mesurer directement les éléments volatils présents dans le régolithe, permettront d’affiner encore notre compréhension de cette interaction complexe.

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Technologie et science

Des astronomes estoniens tombent sur un jet de matière interstellaire | Nouvelles

by Thomas Caron
written by Thomas Caron

Publié le 12 janvier 2024 14:56:00. Des astronomes de l’Observatoire de Tartu ont confirmé une hypothèse de longue date en observant l’étoile binaire R Aquarii : des jets de matière sont émis précisément lorsque les deux étoiles s’approchent au plus près, révélant un mécanisme clé dans l’évolution de ces systèmes stellaires.

  • L’observation de R Aquarii, située à moins de 500 années-lumière, a permis de confirmer que les jets de matière sont émis au périastre (point d’approche maximale) des deux étoiles.
  • La découverte, réalisée grâce au télescope Gemini South au Chili et à une technique d’imagerie speckle, a été initialement fortuite, les données ne correspondant pas aux attentes initiales des chercheurs.
  • Ce phénomène, observé dans les systèmes d’étoiles binaires symbiotiques, pourrait être présent dans d’autres contextes cosmiques, comme autour des jeunes étoiles et des trous noirs.

L’étoile binaire R Aquarii, composée d’une géante rouge et d’une naine blanche, offre un laboratoire unique pour étudier les interactions stellaires. La géante rouge, en fin de vie, perd continuellement de la matière, tandis que la naine blanche, plus petite et dense, orbite autour d’elle selon une trajectoire elliptique, complétant un cycle orbital en environ 40 ans. Lorsque les deux étoiles se rapprochent le plus, au périastre, le transfert de masse de la géante rouge vers la naine blanche s’intensifie, créant un disque d’accrétion instable autour de cette dernière.

C’est de ce disque d’accrétion que sont éjectés les jets de matière observés par l’équipe de l’Observatoire de Tartu. Ces jets, étroits et coniques, sont émis des deux côtés du disque, un peu comme de l’eau jaillissant d’un robinet, selon l’image utilisée par l’astronome Tiina Liimets. Les chercheurs soupçonnaient depuis longtemps que ces jets se formaient spécifiquement au périastre, mais le manque de précision des technologies antérieures empêchait une confirmation observationnelle.

La découverte a été rendue possible grâce au télescope Gemini South au Chili, équipé d’un miroir de 8,1 mètres, et à l’utilisation de l’imagerie speckle, une technique permettant d’obtenir une résolution exceptionnellement élevée. Cette technologie a permis de distinguer des détails qui seraient restés invisibles avec les méthodes conventionnelles.

« L’objet que nous avons trouvé était en réalité plus loin et sous un angle différent. Nous soupçonnions d’avoir commis une erreur. Nous étions tellement concentrés sur ce que nous attendions de voir que nous ne pouvions pas reconnaître ce qui s’y trouvait réellement. »

Tiina Liimets, astronome à l’Observatoire de Tartu de l’Université de Tartu

Tiina Liimets souligne l’importance de garder l’esprit ouvert en science. Suivez ERR sur Facebook et sur X. « Il faut garder l’esprit ouvert et ne pas se concentrer sur ce que l’on pense que les données montrent, car il se peut qu’il y ait autre chose là-dedans », explique-t-elle. Des structures similaires, sous forme de jets, peuvent être observées dans tout l’univers, autour des jeunes étoiles et des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

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Technologie et science

Des traces d’une explosion choquante sont détectées dans un trou noir de la Voie Lactée

by Thomas Caron
written by Thomas Caron

Publié le 8 janvier 2026. Une analyse inédite des données recueillies par le télescope spatial XRISM révèle que le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, Sagittarius A*, a connu une période d’activité cosmique intense au cours des mille dernières années, remettant en question notre compréhension de son évolution.

  • Le télescope spatial XRISM a permis de détecter des détails sans précédent sur le passé de Sagittarius A*.
  • Des nuages moléculaires proches du centre galactique ont agi comme des « miroirs cosmiques », reflétant les échos lumineux d’anciennes éruptions.
  • Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour étudier l’histoire énergétique de notre galaxie et l’évolution des trous noirs supermassifs.

Des chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont mis en évidence cette activité passée grâce à une nouvelle méthode d’analyse des rayons X. Loin de l’image d’un objet peu lumineux, Sagittarius A* aurait été le siège d’une puissante éruption cosmique entre un et mille ans auparavant. Cette découverte, dont les résultats ont été acceptés par The Astrophysical Journal Letters, redéfinit notre compréhension de l’environnement énergétique qui nous entoure.

L’étude s’appuie sur l’observation de nuages moléculaires situés à proximité du centre galactique. Ces nuages ont joué le rôle de véritables « miroirs cosmiques », renvoyant les échos lumineux des éruptions passées de Sagittarius A*. L’analyse de ces réflexions a permis de reconstituer une chronologie approximative des émissions d’énergie du trou noir.

La précision sans précédent des mesures de l’énergie des photons de rayons X, rendue possible par le télescope XRISM, a été cruciale. Contrairement aux télescopes précédents, XRISM a pu distinguer des lignes d’émission extrêmement fines, ouvrant ainsi une nouvelle fenêtre sur le passé énergétique du centre de la Voie lactée.

« Rien dans ma formation professionnelle d’astronome aux rayons X ne m’avait préparé à quelque chose comme ça. »

Stephen Di Kerby, chercheur

Stephen Di Kerby, membre de l’équipe de recherche et affilié au laboratoire du professeur Shuo Zhang, a souligné le caractère révolutionnaire de cette découverte. Il a expliqué qu’il s’agit d’une technique entièrement nouvelle qui inaugure une nouvelle génération d’outils en astronomie aux rayons X.

L’analyse détaillée des caractéristiques spectrales a permis d’écarter l’hypothèse d’un impact de rayons cosmiques comme source de la luminosité des nuages. Les résultats confirment que ces derniers reflètent une ancienne éruption de rayons X provenant de Sagittarius A*, créant ainsi un « écho lumineux » témoignant de son passé turbulent.

Cette méthode d’« archéologie lumineuse » permet non seulement de déterminer le moment approximatif des éruptions, mais aussi leur puissance et leur propagation dans le milieu interstellaire. En observant plusieurs nuages à différentes distances du trou noir, il est possible de reconstituer une chronologie détaillée de ces événements, de la même manière que les échos permettent de déduire la forme et les dimensions d’une grotte.

Le professeur Shuo Zhang a insisté sur l’importance de cette nouvelle capacité instrumentale : « Cette mesure remarquable démontre la puissance du XRISM pour découvrir l’histoire cachée du centre de notre galaxie. En résolvant si clairement les lignes de fer, nous pouvons désormais interpréter l’activité passée du centre galactique avec des détails sans précédent. »

Les chercheurs estiment que le potentiel du télescope XRISM n’est qu’à peine exploré et que ses premières observations ouvrent déjà la voie à des découvertes insoupçonnées. L’équipe espère que cet instrument permettra de mieux comprendre l’évolution des trous noirs supermassifs et la dynamique galactique.

Stephen Di Kerby a conclu en exprimant son enthousiasme : « Nous sommes les scientifiques chanceux qui ont pu résoudre les problèmes liés au traitement de ces données de cette manière complètement nouvelle. L’une des choses que je préfère dans le métier d’astronome est de réaliser que je suis le premier être humain à voir cette partie du ciel de cette manière. »

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Technologie et science

Des scientifiques chinois utilisent l’intelligence artificielle pour découvrir la nature de la matière noire

by Thomas Caron
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Un nouveau modèle d’intelligence artificielle permet de mieux comprendre la matière noire, composante invisible qui façonne l’Univers, en analysant la structure des amas de galaxies. Développé par des chercheurs chinois, cet outil promet de distinguer différents scénarios théoriques sur la nature de cette matière mystérieuse.

L’étude de la matière noire repose en grande partie sur l’observation des amas de galaxies, où elle représente l’essentiel de la masse totale. Les modèles d’IA se sont avérés utiles pour identifier des schémas dans les données astronomiques, mais leur manque de transparence a longtemps limité leur potentiel. Il est souvent difficile de comprendre comment ces modèles parviennent à leurs conclusions, et si celles-ci reflètent réellement des principes physiques.

Pour pallier ce problème, des physiciens et des astronomes ont mis au point des IA plus “interprétables”, capables d’apprendre des représentations analysables et reliées à des structures mathématiques ou physiques connues. Une approche particulièrement prometteuse consiste à utiliser des architectures où les fonctions d’activation – des éléments clés du fonctionnement des réseaux de neurones – ne sont pas fixes, mais sont elles-mêmes apprises à partir des données. Cela facilite l’identification des liens entre les différentes grandeurs physiques et permet de comparer les résultats avec les prédictions théoriques.

La matière noire, qui constitue environ 85 % de la matière de l’Univers, ne peut être observée directement car elle n’interagit pas avec la lumière. Sa présence est déduite de ses effets gravitationnels sur les galaxies, les amas de galaxies, et la déformation de la lumière des objets lointains (lentilles gravitationnelles). Malgré des décennies de recherche, sa nature exacte reste inconnue.

Le modèle standard suppose une matière noire dite “froide” et “sans interaction”, qui explique bien la structure à grande échelle de l’Univers. Cependant, il peine à rendre compte de certains phénomènes observés à plus petite échelle. Une alternative est la théorie de la matière noire auto-interactive (SIDM), qui postule que les particules de matière noire interagissent faiblement entre elles. Ces interactions pourraient redistribuer l’énergie et la quantité de mouvement au sein des halos galactiques, ce qui pourrait expliquer certaines observations.

Les chercheurs chinois ont développé un nouveau modèle d’IA interprétable, appelé Réseau Convolutif Kolmogorov-Arnold (CKAN). Contrairement aux réseaux neuronaux convolutifs traditionnels, le CKAN utilise des fonctions d’activation entraînables, lui permettant d’apprendre des représentations plus flexibles et physiquement significatives. Le modèle a été entraîné à l’aide de simulations cosmologiques d’amas de galaxies, en utilisant des images représentant la distribution de la masse totale, la masse stellaire et l’émission de rayons X.

L’analyse des représentations produites par le CKAN a révélé que le réseau se concentrait sur des grandeurs physiques clés, comme le décalage entre le centre du halo de matière noire et le centre de l’amas de galaxies. Ces résultats correspondent aux prédictions théoriques, suggérant que le modèle capture de véritables relations physiques et non de simples corrélations statistiques.

En combinant les mesures d’erreur avec les diagnostics d’interprétabilité, les chercheurs ont estimé que, à l’échelle des amas de galaxies, l’hypothèse SIDM implique une section efficace d’interaction minimale d’environ 0,1 à 0,3 cm²/g. Cette fourchette est cohérente avec les estimations issues de simulations cosmologiques récentes. Le CKAN a maintenu ses performances même en présence de bruit d’observation, maintenant les erreurs à des niveaux comparables.

Ces travaux, publiés dans The Astronomical Journal en décembre 2025 (Huang et al., 2025), ouvrent de nouvelles perspectives pour l’étude de la matière noire et la validation des modèles cosmologiques.

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Technologie et science

Un nouveau calcul avance « considérablement » la date de sa destruction

by Thomas Caron
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Publié le 3 février 2024. Une nouvelle étude remet en question les estimations de la durée de vie de l’univers, suggérant que sa fin pourrait intervenir bien plus tôt que prévu en raison de phénomènes quantiques affectant les objets stellaires les plus persistants.

  • Des chercheurs proposent que l’évaporation quantique, similaire au rayonnement de Hawking, pourrait affecter non seulement les trous noirs, mais aussi d’autres objets massifs.
  • Cette nouvelle théorie réduit l’estimation de la durée de vie de l’univers de 101100 années à environ 1078 années.
  • Bien que ces chiffres restent astronomiques, la réduction est significative et pourrait influencer notre compréhension de l’avenir cosmique.

La question de la fin de l’univers est un sujet de fascination pour les cosmologistes. Traditionnellement, on estimait que l’univers avait devant lui un temps infini, ou du moins une durée si longue qu’elle était difficilement concevable. Cependant, une récente étude, publiée dans Physical Review Letters, propose une perspective plus pessimiste, en réduisant considérablement cette estimation.

Cette nouvelle approche s’appuie sur le concept d’évaporation quantique, initialement développé par Stephen Hawking dans les années 1970. Hawking avait alors démontré que les trous noirs, loin d’être des aspirateurs cosmiques immuables, émettent un rayonnement – connu sous le nom de rayonnement de Hawking – et perdent progressivement de l’énergie, finissant par s’évaporer. Ce phénomène est dû à des effets quantiques qui se produisent à l’horizon des événements, la limite au-delà de laquelle rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir.

L’étude actuelle va plus loin en suggérant que ce processus d’évaporation pourrait ne pas être limité aux trous noirs. En appliquant un mécanisme similaire à la création de paires de particules, inspiré de l’effet Schwinger (la création de paires de particules à partir de champs électriques intenses), les chercheurs proposent que la gravité intense pourrait également induire la création de particules à partir du vide quantique autour d’autres objets massifs. Leur article décrit un cadre de « production de paires gravitationnelles » basé sur la courbure de l’espace-temps.

Si ce mécanisme est avéré, cela aurait des conséquences importantes sur la durée de vie des objets les plus persistants de l’univers. Les chercheurs estiment que les naines blanches – les restes compacts d’étoiles comme notre Soleil après leur mort – pourraient se dissiper en environ 1078 années, un chiffre qui, bien qu’énorme, est considérablement inférieur à l’estimation précédente de 101100 années. Les naines blanches sont considérées comme les derniers objets à subsister dans un univers en fin de vie, se limitant à se refroidir lentement pendant des éons.

Ce changement d’estimation est significatif car il pourrait remettre en question certains scénarios sur l’avenir de l’univers. Par exemple, Matthew Caplan a calculé que les premières supernovas d’anciennes naines noires ne commenceraient qu’après environ 101100 années. Si le nouveau mécanisme d’évaporation s’avère correct, ces explosions tardives pourraient ne jamais se produire, car le combustible se serait dissipé avant.

Cependant, les chercheurs soulignent que ces résultats sont basés sur des approximations et des modèles simplifiés. Ils reconnaissent également que l’extension du concept de rayonnement de Hawking à d’autres objets que les trous noirs est une hypothèse audacieuse qui nécessite des recherches supplémentaires. Des débats techniques sont en cours pour interpréter correctement les résultats et déterminer la signification exacte de l'”évaporation” dans ce contexte.

De plus, certains experts mettent en garde contre une interprétation trop hâtive des résultats, soulignant que de nombreux titres sensationnalistes ont transformé une limite conditionnelle (“si seul cet effet compte…”) en une prédiction définitive de la fin de l’univers. Il est important de noter que d’autres processus, tels que le décroissement du proton (un phénomène non observé à ce jour), pourraient également influencer la durée de vie de l’univers et se produire avant l’évaporation des naines blanches.

En conclusion, cette nouvelle étude offre une perspective intrigante sur l’avenir de l’univers, mais elle doit être considérée avec prudence. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats et mieux comprendre les mécanismes quantiques qui pourraient façonner le destin ultime du cosmos.

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