Astronomie

Pourquoi certains éléments sont-ils si communs ?

Pourquoi certains éléments sont-ils si communs ?

Je comprends pourquoi l'hydrogène et l'hélium sont les éléments les plus communs dans l'univers. Je comprends aussi le fer, car c'est là que s'arrête la fusion stellaire. Mais pourquoi (spécifiquement) l'oxygène, le carbone et le néon sont-ils plus courants que le fer ? Je m'attendrais à ce que le fer les surpasse ou qu'un flux constant de nombres atomiques conduise au fer. Ces trois éléments, et la dispersion d'éléments apparemment aléatoires derrière le fer, semblent un mélange très étrange !

Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Abundance_of_the_chemical_elements


C'est une question très large : sa réponse implique tous les détails de l'évolution stellaire, de l'évolution chimique galactique et de la physique nucléaire.

Je me limiterai aux observations suivantes :

  1. Les éléments que vous mentionnez (en fait sont tous des "îlots de stabilité nucléaire". Bien que leur énergie de liaison par nucléon ne soit pas aussi élevée que celle du fer, elle est un peu plus élevée que celle des éléments immédiatement autour d'eux dans le tableau périodique.

  2. Les réactions de fusion nucléaire sont exothermiques (jusqu'au fer), mais elles nécessitent de l'énergie pour les initier (de la même manière que vous devez faire chauffer le charbon avant qu'il ne brûle). Cet allumage devient d'autant plus difficile que le numéro atomique (le nombre de protons) d'un noyau est élevé. Cela signifie qu'il n'est pas acquis que les réactions nucléaires se produiront simplement à l'élément ayant l'énergie de liaison la plus élevée. S'il existe un moyen d'empêcher le matériau d'une étoile d'atteindre cette température d'inflammation, les réactions ne se dérouleront pas jusqu'au fer.

  3. Cela signifie que même dans une étoile très massive, ce n'est que le noyau où la combustion s'achève dans les éléments de pointe de fer. La majorité de l'étoile est encore constituée d'hydrogène et d'hélium, les couches à l'extérieur du noyau contenant les restes de combustion d'éléments plus légers. Ce sont ces produits qui sont soufflés dans l'espace dans une supernova et consistent principalement en des produits de combustion d'hélium (C/O) et de capture alpha sur ces éléments (Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca), chacun étant légèrement plus dur. à produire que le précédent et expliquant essentiellement leurs abondances relatives. La plupart du fer se retrouverait piégé dans l'étoile à neutrons ou le reste du trou noir.

  4. Le fer est principalement produit à la suite de la détonation thermonucléaire de naines blanches C/O - une voie de production complètement différente. Par conséquent, l'abondance de Fe est découplée de choses comme l'oxygène et plus dépendante du taux de supernovae de type Ia, régie par des interactions binaires et des statistiques que les détails de la physique nucléaire.

  5. Le carbone et l'azote sont principalement produits dans les étoiles de masse inférieure qui ne deviennent jamais des supernovae et où les conditions n'atteignent jamais les températures d'inflammation pour produire des éléments plus lourds par fusion. Il y en a beaucoup plus que des étoiles qui se terminent par des supernovae.

Ainsi, l'abondance relative des éléments est une question très compliquée qui n'a pas de réponse simple, mais où les détails généraux sont bien compris en termes de processus que je mentionne ci-dessus.


Qu'est-ce que l'hydrogène métallique dans le monde?

Paul Sutter est astrophysicien à l'Ohio State University et scientifique en chef au centre scientifique COSI. Sutter est également l'hôte de Ask a Spaceman et Space Radio, et dirige AstroTours à travers le monde. Sutter a contribué cet article à Expert Voices: Op-Ed & Insights de Space.com.

Solide. Liquide. Gaz. Les matériaux qui nous entourent dans notre monde normal et quotidien sont divisés en trois camps soignés. Faites chauffer un cube d'eau solide (c'est-à-dire de la glace) et lorsqu'il atteint une certaine température, il change de phase en un liquide. Continuez à augmenter la chaleur et vous finirez par avoir un gaz : de la vapeur d'eau.

Chaque élément et molécule a son propre "diagramme de phase", une carte de ce à quoi vous devriez vous attendre si vous lui appliquez une température et une pression spécifiques. Le diagramme est unique à chaque élément car il dépend de l'arrangement atomique/moléculaire précis et de la façon dont il interagit avec lui-même dans diverses conditions. Il appartient donc aux scientifiques de démêler ces diagrammes grâce à une expérimentation ardue et à une théorie minutieuse. [Les histoires spatiales les plus étranges de 2017]

En ce qui concerne l'hydrogène, nous ne le rencontrons généralement pas du tout, sauf lorsqu'il est associé à de l'oxygène pour créer l'eau la plus familière. Même lorsque nous l'obtenons en solitaire, sa timidité l'empêche d'interagir avec nous seul et il s'apparie comme une molécule diatomique, presque toujours comme un gaz. Si vous en emprisonnez dans une bouteille et abaissez la température à 33 kelvins (moins 400 degrés Fahrenheit, ou moins 240 degrés Celsius), l'hydrogène devient un liquide, et à 14 K (moins 434 degrés F ou moins 259 degrés C), il devient un solide.

On pourrait penser qu'à l'opposé de l'échelle de température, un gaz chaud d'hydrogène resterait… un gaz chaud. Et c'est vrai, tant que la pression est maintenue basse. Mais la combinaison d'une température élevée et d'une pression élevée conduit à des comportements intéressants.


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Cette douche spectaculaire de vie et de mort crée tout. Bien, presque tout. Il y a 27 autres éléments sur le tableau périodique après l'uranium qui n'ont pas été créés par les étoiles. Certains éléments sont produits à l'état de traces par la désintégration d'autres éléments. Mais même la longue chaîne de désintégration radioactive n'est pas suffisante pour produire les éléments ultra-lourds à la fin du tableau périodique. Le tableau périodique aurait complètement pris fin si les scientifiques n'avaient pas repoussé les limites de la physique naturelle et s'étaient aventurés plus profondément dans le monde des éléments super lourds.

Pour fabriquer de nouveaux éléments, les scientifiques ont emprunté quelques conseils du ciel. Les éléments transuraniens (éléments 95 à 100) ont été forgés en bombardant de l'uranium avec des neutrons et en attendant que le noyau imprégné devienne radioactif et convertisse son neutron supplémentaire en un proton, un électron et un antineutrino sans charge, presque sans masse. Mais après le fermium (élément 100), la technique d'irradiation et d'attente cesse de fonctionner. Les physiciens des particules "ont intensifié leur jeu" et amélioré leur fourrage atomique des neutrons à d'autres éléments. L'astuce consistait à fusionner les noyaux des deux atomes en un seul noyau géant, générant un atome tout à fait unique. Les scientifiques ont commencé petit : tirer de l'hélium (2) sur de l'einsteinium (99) pour engendrer du mendelevium (101) lancer du néon (10) sur de l'uranium (92) pour engendrer du nobélium (102). Finalement, les scientifiques ont sorti les gros canons et bombardé le plomb (82) avec du zinc (30) pour engendrer du copernicium (112) et du californium (98) avec du calcium (20) pour produire l'élément 118, provisoirement appelé ununoctium.

Mais pourquoi les scientifiques réussissent-ils là où les étoiles échouent ? La vérité est que les étoiles ne manquent pas. Dans la tempête de leur mort, certaines étoiles forgent probablement des éléments super lourds - même des éléments plus lourds que ceux que nous avons créés - mais ces éléments ne survivent pas longtemps dans le chaos turbulent d'une supernova. Les éléments super-lourds sont si fragiles qu'ils ne vivent que quelques microsecondes avant de se désintégrer en un fouillis de ferraille atomique.

Il y a une limite au nombre de protons et de neutrons qui peuvent se faufiler à l'intérieur d'un noyau atomique, mais nous ne l'avons pas encore trouvée. Les protons sont chargés positivement, et parce que les charges similaires se repoussent, les protons sont dans un continu « ce noyau n'est pas assez gros pour nous deux ». Les neutrons n'ont aucune charge et atténuent une partie de la tension en se faufilant entre les protons. Le noyau entier est maintenu ensemble par la force puissante, une force mystérieuse qui agit comme un cordon élastique et rassemble tout. Mais finalement, la répulsion des protons submerge la force forte, et même les neutrons neutres ne peuvent empêcher l'émigration des particules alpha (deux neutrons et deux protons) du noyau. La vraie question est donc : jusqu'où pouvons-nous aller ?

Alors que nous comblons le fossé entre ce qui existe et ce qui peut exister, les lois de la physique finiront par nous empêcher de nous aventurer plus profondément dans le monde de la matière synthétique. Les scientifiques continueront de repousser les limites du "physiquement possible", mais pour l'instant, il semble que le tableau périodique soit presque terminé.


Eh bien en principe, c'est assez facile. L'exemple du Soleil est souvent enseigné dans les cours d'initiation à l'astronomie en laboratoire. Le Soleil est un bel exemple propre car il est si brillant par rapport à tout ce qui pourrait contaminer son spectre. Il vous suffit de faire passer un peu de lumière du soleil à travers un réseau de diffraction (ou fente, ou prisme) que vous avez préalablement calibré afin de pouvoir mesurer la longueur d'onde de chaque raie, puis de comparer le spectre d'absorption résultant aux spectres de divers éléments, que vous pourriez regarder dans un tableau ou mesurer à partir d'échantillons propres dans votre laboratoire. Schématiquement, tu fais quelque chose comme ça :

À partir de là, il suffit de faire correspondre les raies du spectre solaire avec les raies des éléments connus - en commençant généralement par les plus évidentes. Dans ce cas, celui qui ressort le plus est le doublet sodium (Na). Toutes les lignes d'un élément particulier peuvent ne pas être visibles - les conditions sur le Soleil sont telles que certaines transitions électroniques (correspondant à des lignes particulières) ne se produisent tout simplement pas assez souvent pour produire une ligne visible.

Les choses se compliquent pour les étoiles plus faibles, car leur spectre est facilement contaminé. Par exemple, il existe à la fois des caractéristiques d'émission et d'absorption dans l'atmosphère terrestre qui seront mesurées simultanément avec un spectre stellaire lors de l'utilisation d'un télescope au sol. Heureusement, les gens se sont donné beaucoup de mal pour mesurer et modéliser les raies atmosphériques afin qu'elles puissent être retirées aussi proprement que possible d'un spectre stellaire.

Une autre complication est le décalage rouge/bleu. La longueur d'onde à laquelle une ligne donnée se produit est fixe, mais la position détectée de la ligne peut changer si la source se déplace (décalage Doppler), se trouve dans un champ gravitationnel fort (décalage gravitationnel vers le rouge, comme près d'un trou noir), ou est dans un univers en expansion (décalage vers le rouge cosmologique). Heureusement, toutes les lignes d'une source sont décalées du même facteur - par exemple, une source avec un redshift cosmologique de 1 aurait les longueurs d'onde mesurées de toutes ses lignes doublées par rapport à ce que vous mesureriez en laboratoire (redshift $z=lambda_< rm obs>/lambda_< mémis>-1$). Comme le changement est uniforme pour toutes les lignes, nous pouvons toujours utiliser l'espacement entre les lignes pour déterminer laquelle est laquelle. Cela implique toujours un peu de conjectures, vous devez généralement commencer par une ligne solide et faire une supposition éclairée sur le processus physique qui la cause, puis commencer à essayer d'identifier plus de lignes de manière cohérente avec votre supposition.

Enfin, il se trouve que j'ai un exemple de spectre qui traîne (il vient de cet article). Dans ce cas, la source se déplace à plus de $-1000 m km/s$ par rapport au télescope, il y a donc un léger décalage Doppler (environ 0,3 % de changement de longueur d'onde). La source est suffisamment proche pour que le décalage vers le rouge cosmologique soit sans importance.

Ici, il existe un certain nombre de raies d'absorption. Les plus importantes sont certaines des séries de Balmer à hydrogène (transitions $n ightarrow2$), $ m Halpha$, $ m Heta$, $ m Hgamma$, $ m Hdelta$ , $ m Hepsilon$. C'est un bon point de départ car si un de la série apparaît, souvent d'autres le font aussi, et ils sont tous dans une partie du spectre qui est facile à observer depuis la Terre (non bloquée par l'atmosphère). Il y a aussi les raies $ m H$ & $ m K$ de $ m Ca$ ionisé simplement. La bande G est en fait un ensemble de raies d'absorption rapprochées de la molécule $ m CH$. Enfin, les raies marquées $oplus$ sont des raies d'émission de l'atmosphère terrestre. La plupart des raies atmosphériques ont été supprimées de ce spectre, mais celles-ci ont laissé des résidus car le modèle atmosphérique était imparfait. Le papier montre le spectre, mais ne marque pas les lignes individuelles (bien qu'il dise quelles lignes sont présentes). Je donnais une conférence et je voulais étiqueter les lignes individuelles, alors j'ai essayé de toutes les identifier. Au départ, j'ai fait quelques mauvaises suppositions, mais une fois que j'ai compris quelques lignes de Balmer, le reste s'est mis en place.


C'est pourquoi il y a si peu de physiciens et d'astronomes noirs (et comment y remédier)

L'importance de la représentation ne peut pas être surestimée lorsqu'il s'agit de favoriser un sentiment de . [+] appartenance. La sous-représentation parmi les professeurs noirs, les post-doctorants, les étudiants diplômés et les étudiants de premier cycle en physique et astronomie est un problème qui exige un effort spécifique, ciblé et concerté si nous souhaitons changer le statu quo.

AIP / TEAM-UP / Dustin Wyatt, photographe Seguin TX

Au cours des 20 dernières années, le nombre de licences délivrées en physique a plus que doublé : d'un peu moins de 4 000 par an à la fin des années 1990 à près de 9 000 par an aujourd'hui, selon les données les plus récentes. Selon de nombreux paramètres, la représentation raciale est également en hausse. Les Noirs américains ont obtenu plus de deux fois plus de diplômes STEM qu'il y a 20 ans. Mais en physique, le pourcentage de Noirs américains obtenant un baccalauréat a chuté au cours de ce même intervalle, alors même que la représentation hispanique a presque quadruplé.

Aujourd'hui, dans tous les domaines STEM, la représentation des Noirs américains est la plus faible en physique et en astronomie :

3 % en physique (contre plus de 5 % en 1999) et

2% en astronomie. Dans une étude historique et unique en son genre, l'American Institute of Physics a mis sur pied un groupe de travail national pour élever la représentation des Noirs américains en physique et en astronomie : TEAM-UP. Leur rapport complet vient d'être publié, et il découvre non seulement les causes de cette sous-représentation, mais aussi comment y remédier.

Alors que le pourcentage de Noirs américains qui obtiennent des diplômes STEM au niveau du baccalauréat a augmenté. [+] dans tous les domaines au cours des dernières décennies, les gains globaux et la représentation globale restent les plus faibles dans les domaines de la physique et de l'astronomie.

La grande question à laquelle TEAM-UP a cherché à répondre était simple :

Pourquoi y a-t-il si peu de physiciens et d'astronomes noirs ?

En réunissant une équipe de physiciens, d'astronomes et de chercheurs en éducation, ils se sont efforcés de comprendre les expériences des étudiants de premier cycle actuels, d'évaluer le paysage global de la culture dominante dans ces domaines en particulier, et de découvrir ce qui entrave ou favorise non seulement le succès dans ces domaines. domaines, mais le changement de culture nécessaire pour permettre ces succès. Il s'agissait de la première étude approfondie jamais entreprise sur des étudiants noirs américains en physique.

Grâce à des sondages, des entretiens, des visites de sites et plus encore, ce qu'ils ont conclu était aussi sombre que surprenant. Les raisons pour lesquelles les Noirs américains n'obtiennent pas de baccalauréat ne sont pas parce qu'ils sont démotivés, indifférents, inintelligents ou incapables. Au lieu de cela, c'est dû à des éléments qui prévalent dans la société en général et dans la physique et l'astronomie en particulier.

Au cours des 25 dernières années, le pourcentage de diplômes de licence décernés aux hispano-américains a atteint . [+] a considérablement augmenté, mais le pourcentage accordé aux Noirs américains a considérablement diminué au cours de ce même intervalle. Cette différence ne peut pas être expliquée par les seuls changements de population.

Institut américain de physique (AIP)

L'une des parties les plus informatives du rapport TEAM-UP découle de l'étude en détail de départements de physique spécifiques dans un certain nombre de collèges individuels, y compris des collèges où la représentation des Noirs américains parmi les majors de physique et d'astronomie est exemplaire. Chaque domaine spécifique a ses propres problèmes et problèmes culturels qui sont uniques à cet environnement particulier, et en étudiant un seul domaine particulier en détail, ils pourraient identifier les facteurs qui ont le plus d'impact pour nourrir ou négliger les besoins des Noirs américains en physique et astronomie.

Ce qu'il faut retenir, c'est qu'il n'y a que deux facteurs principaux pour déterminer le niveau de représentation des Noirs américains dans l'obtention des diplômes de physique et d'astronomie :

  1. qu'ils aient un environnement favorable ou non,
  2. et si les étudiants et les départements qui les soutiennent font face à des défis financiers ou non.

Ces deux facteurs, l'environnement et l'économie, sont les seuls qui comptaient.

En 1946, Albert Einstein prononça une conférence à l'Université Lincoln en Pennsylvanie : la première des États-Unis. [+] un collège ou une université historiquement noir qui décerne des diplômes. Favoriser un sentiment d'appartenance dans un environnement favorable est une aubaine irremplaçable pour la réussite des élèves s'il est présent, et un obstacle catastrophique s'il est absent.

Qu'est-ce qui rend un environnement favorable ou défavorable ? Quelques exemples - certains tirés du rapport TEAM-UP et d'autres d'ailleurs - peuvent aider à clarifier ce point. Imaginez que vous êtes un étudiant en physique, un étudiant de premier cycle, dans une salle de classe pleine de gens où la plupart se ressemblent, mais pas vous. Imaginez que vous travaillez dur, que vous réussissez bien dans vos cours, que vous apprenez de nouvelles choses et que vous commencez même à faire des recherches.

Si votre département a la capacité de vous soutenir financièrement, vous aurez peut-être l'occasion d'assister à une conférence et de présenter les recherches sur lesquelles vous travaillez. Peut-être aurez-vous l'occasion de rencontrer d'autres personnes dans votre domaine, y compris des pairs, des mentors potentiels et même des personnes avec qui vous pourriez finir par travailler. Mais même des obstacles apparemment petits, en particulier s'ils sont communs à votre expérience et apparaissent fréquemment (ce que l'on appelle des micro-agressions), peuvent complètement saper ce sentiment d'appartenance. Voici trois scénarios qui illustrent comment.

Bien que la physique en particulier soit un domaine notoire pour les étudiants se comportant de manière décourageante et . [+] de manière désobligeante envers les autres étudiants, les étudiants de premier cycle noirs étaient environ 20 % plus susceptibles que leurs homologues blancs de déclarer être les destinataires de ce type d'interaction.

Scénario 1: Vous êtes en classe, la classe difficile la plus avancée que vous suivrez ce semestre. Le professeur résout des problèmes au tableau et pose une question à la classe. Vous connaissez la réponse, alors vous levez la main et le professeur vous appelle. Vous donnez la réponse que vous pensez être correcte, mais un autre étudiant (blanc) ailleurs dans la salle vous corrige avec dérision, et personne d'autre dans la salle ne vient à votre défense.

Scénario 2: Vous êtes dans une conférence, votre toute première, où vous vous apprêtez à présenter vos recherches aux côtés d'autres scientifiques de tous niveaux (étudiants, post-doctorants, professeurs, etc.) dans votre domaine spécifique. À votre arrivée, vous commencez à chercher quelqu'un que vous reconnaissez et vous vous retrouvez vide. Une minute plus tard, un professeur (blanc, senior) s'approche de vous avec un air perplexe sur le visage et vous demande : « Êtes-vous de l'aide ? »

Scénario 3: Vous êtes dans une grande conférence, sur le point de présenter votre recherche à un public comprenant pour la première fois des membres de la presse. Il y a un document et un communiqué de presse qui l'accompagne, et vous obtenez un grand nombre de questions. Au cours des prochains jours, quelques histoires sortent dans divers médias. Alors que la plupart d'entre eux ont raison sur la science, l'un d'entre eux comprend également un certain nombre de déclarations non professionnelles avec des connotations racistes, y compris des remarques sur la façon dont vous êtes « articulé ».

Lorsqu'un membre junior de la communauté qui est également une minorité sous-représentée dans cette communauté . [+] assiste à une conférence, l'impact de l'inclusivité et du sentiment d'appartenance, ou son absence, peut avoir une énorme influence sur le fait que cet étudiant continue ou non dans le domaine.

Je veux que vous pensiez, pendant une minute, à quelle situation terrible c'est pour le jeune physicien ou astronome en herbe, et comment il n'y a aucun moyen de gagner. Si vous exprimez de la colère ou de l'indignation, même pour un comportement clairement inacceptable, d'autres personnes peuvent avoir peur et vous considérer comme un « homme noir dangereux » ou une « femme noire du ghetto » dans leur esprit. Si vous savez que votre réponse est correcte et que vous creusez dans votre position, vous risquez davantage de ridicule et d'aliénation.

Si vous essayez de corriger gentiment quelqu'un qui suppose que vous êtes un employé du lieu où se déroule la conférence, vous risquez qu'il devienne sur la défensive et vous considère comme une personne problématique. Et dans le scénario final, vous pouvez même franchir tous les obstacles pour rédiger des messages à l'auteur de l'article incriminé ou à son éditeur, pour découvrir - même des années plus tard - que les messages offensants d'origine sont toujours inchangés et non corrigés. Comme l'ont noté les chercheurs de TEAM-UP :

Une exposition régulière à des pairs et à des professeurs peu favorables qui font des commentaires discriminatoires, intentionnellement ou non, fera probablement dérailler la réussite d'un étudiant dans le domaine. et cela est plus probable pour les étudiants minoritaires en STIM par rapport aux autres domaines.

Des décennies de données compilées montrent un manque de gains dans le pourcentage de baccalauréats décernés aux Noirs. [+] Américains contre Américains hispaniques/latino-américains. En physique et en astronomie en particulier, les différences sont flagrantes et impliquent des différences systématiques dans la façon dont les étudiants de différentes races vivent un programme menant à un diplôme dans ces domaines.

Heureusement, il y a quelque chose de positif et sans effort que chacun de nous peut faire. Plutôt que de considérer la solution comme « combler un fossé » entre les jeunes scientifiques noirs et le reste du domaine, nous pouvons considérer la solution comme « ouvrir un espace » pour eux. Cela signifie faire un effort pour leur dire, d'une manière ou d'une autre, « vous avez une maison ici », « vous êtes les bienvenus ici », « votre présence ici est appréciée » et « vous êtes inclus ».

Imaginez à quel point le premier scénario se serait déroulé différemment si le professeur, en entendant les remarques de l'étudiant blanc (qui se sont avérées fausses, soit dit en passant), avait réprimandé cet étudiant pour son comportement inapproprié ? Une contre-conversation, même après coup, peut être remarquablement affirmative pour les étudiants sous-représentés. Imaginez comment le deuxième scénario se serait déroulé différemment, si seulement l'hypothèse par défaut dans l'esprit du professeur fautif avait été : « vous appartenez ici ».

Si nous pouvons activement mettre en place et établir de meilleures normes pour ce que sont les comportements positifs, le domaine peut devenir plus inclusif de manière durable et à long terme.

Alors que le nombre de baccalauréats obtenus par les étudiants noirs a augmenté dans tous les domaines en STEM. [+] ces dernières années, leur représentation en physique et en astronomie est loin derrière la plupart des autres domaines, à

L'un des moyens les plus simples de devenir plus inclusif est de supposer, par défaut, que les physiciens et les astronomes noirs existent et méritent d'être là. Supposez qu'ils savent ce qu'ils font et qu'ils sont très compétents, mais qu'ils ont besoin de soutien. Le soutien sur ces deux fronts importants – favoriser un environnement qui soutient leur présence en son sein et fournir un soutien financier aux étudiants noirs et à leurs institutions de soutien – peut aider à changer considérablement les choses.

Et il y a beaucoup à combattre. Par rapport à leurs pairs blancs, les étudiants noirs étaient plus susceptibles de se sentir isolés socialement dans leurs cours ou laboratoires de physique (49 % à 34 %), de se sentir découragés en raison des interactions avec d'autres étudiants (35 % à 29 %) et moins susceptibles de ont l'impression que leur service a créé un environnement favorable (74 % à 85 %). Peut-être le plus troublant, le même pourcentage d'étudiants en physique noirs et blancs ont vu d'autres personnes traitées négativement en classe en raison de leur race ou de leur origine ethnique, mais les étudiants noirs ont déclaré subir ce traitement négatif beaucoup plus fréquemment (32 % à 11 %).

En termes d'étudiants qui ont déclaré avoir personnellement subi un traitement négatif sur la base de . [+] race, environ un tiers des étudiants noirs rapportent une telle expérience, contre seulement un étudiant blanc sur neuf.

Le rapport TEAM-UP, bien sûr, va beaucoup plus loin en formulant des recommandations pour favoriser la réussite scolaire et professionnelle des étudiants noirs. Des sections entières sont consacrées à la façon d'être un membre du corps professoral ou un mentor solidaire et engagé, y compris des actions simples telles que tendre la main aux étudiants noirs, suivre leurs progrès et s'assurer que plusieurs personnes les vérifient, démontrant leur investissement dans la réussite de cet élève.

Le rapport fait également des recommandations spécifiques dans cinq domaines clés pour soutenir la réussite des étudiants noirs :

  • favoriser le sentiment d'appartenance,
  • soutenir une perception de soi des étudiants noirs en tant que futurs physiciens et astronomes,
  • un enseignement efficace et une approche du soutien scolaire fondée sur les forces,
  • fournir un soutien personnel pour compenser les charges financières et les stress,
  • et faire en sorte que les dirigeants universitaires donnent la priorité à la création d'environnements, de politiques et de structures favorables.

De tous les domaines STEM, les étudiants noirs sont les moins bien représentés en astronomie, où moins de 2% de . [+] Des diplômes de licence leur sont décernés. Ici, des étudiants noirs assistent et présentent leurs travaux à l'assemblée générale de janvier de l'American Astronomical Society.

D'ici 2030, TEAM-UP pense que le nombre de Noirs américains qui obtiennent des diplômes en physique ou en astronomie peut être doublé par rapport aux chiffres d'aujourd'hui. Outre les recommandations comportementales et structurelles relativement modestes qu'ils formulent dans leur rapport, ils soulignent également la nécessité d'un soutien financier, en recommandant :

Un consortium de sociétés de sciences physiques devrait être formé pour recueillir une dotation de 50 millions de dollars auprès de fondations et de particuliers afin de soutenir les étudiants minoritaires ayant des besoins financiers non satisfaits en physique et en astronomie et pour soutenir la mise en œuvre des recommandations de ce rapport par les départements.

Mais même sans faire de don, nous pouvons tous jouer un rôle efficace dans la lutte contre ces inégalités structurelles simplement en faisant un effort pour être inclusif.

La présence même d'un seul individu qui se concentre sur l'inclusivité et favorise un sentiment de . [+] l'appartenance peut faire une différence remarquable dans la réussite de leurs étudiants, mais c'est une voie insoutenable pour créer un changement culturel à long terme dans le domaine.

Faites un effort pour soutenir les élèves noirs en classe. Atteignez-les. Invitez-les à des séances d'étude. Parlez-leur explicitement des opportunités. Lorsque vous les voyez lors d'une conférence, présentez-les à d'autres que vous connaissez. Invitez-les à prendre un verre et à des événements sociaux. Envoyez le message simple, partout où vous le pouvez, que « vous êtes les bienvenus ici » et « vous appartenez ici ».

De nombreux physiciens et astronomes noirs d'aujourd'hui ont été amenés sur le terrain en raison d'interactions positives avec les professeurs et les étudiants. Si nous pouvons transformer le domaine pour en faire la norme culturelle - et clairement, cela s'applique à d'autres domaines que la physique et l'astronomie - nous pouvons mieux faire progresser, servir et promouvoir les sciences physiques au profit de l'humanité. Faire progresser et soutenir les minorités sous-représentées en est un élément essentiel, auquel nous pouvons tous contribuer simplement en envoyant ce message universel que nous aspirons tous à entendre : votre présence ici est véritablement appréciée.


Les éléments que nous pourrions exploiter sur la lune

L'exploration lunaire a commencé comme une aventure, maintenant les prospecteurs voient également des signes de dollar dans ce fromage souriant.

Le mien dans la lune. Illustration par Sinelab

Le compagnon de la Terre est une denrée prisée. Des équipes de Chine, d'Israël, d'Inde et de la NASA veulent toutes des tranches de fromage de lune fraîches, tout comme des entreprises privées telles que Moon Express de Cape Canaveral. Une partie de ce battage médiatique hors du monde concerne le droit de se vanter, et une autre est purement pour la recherche. Mais cette flottille mondiale nous rapproche également du moment où nous exploiterons la lune. Le régolithe lunaire peut cuire en briques, récolter des métaux précieux ou raffiner en carburant et en panneaux solaires. Voici ce qu'il y a là-haut qui pourrait être utile.

1. Silicium

Nous avons beaucoup de silicium sur Terre, mais cela ne veut pas dire qu'il ne sera pas utile dans l'espace. Les futurs colons lunaires pourraient l'exploiter et l'affiner en semi-conducteurs pour créer des panneaux solaires qui pourraient alimenter leurs avant-postes. Le truc représente 20 pour cent de la saleté de la lune.

2. Terres rares

Les nouveaux dépôts d'éléments de terres rares — 17 métaux hautement conducteurs utilisés dans la technologie comme les batteries de voitures hybrides et les téléphones — sont rares sur Terre. Dans des endroits riches en potassium et en phosphore, la lune pourrait abriter des mines d'ETR comparables aux meilleures que nous ayons chez nous.

3. Titane

Abondant dans les basaltes marins (les taches sombres de "l'homme sur la lune"), le titane fort et léger forme jusqu'à 8 pour cent de la saleté lunaire. Il se trouve principalement dans l'ilménite minérale, qui contient également du fer et de l'oxygène, donc le raffiner pourrait débloquer d'autres goodies.

4. Aluminium

Les hautes terres lunaires - les zones les plus blanches, contrairement à la jument - sont remplies d'aluminium, un autre matériau léger et robuste utilisé dans les bâtiments, les avions et les appareils médicaux. Le métal représente environ 10 à 18 pour cent du régolithe dans ces taches pâles.

5. Eau

Si tous les divots ombragés aux pôles de la lune ont autant de glace que le cratère Cabeus au sud, les colons pourraient puiser quelque 2,9 milliards de tonnes d'eau pour boire et cultiver. S'ils le séparent en hydrogène et oxygène, il pourrait également servir de carburant pour les fusées à destination de Mars.

6. Métaux précieux

Nous ne savons pas combien d'éléments du groupe du platine la lune contient, mais une nouvelle génération d'atterrisseurs pourrait les trouver. Les métaux sont d'excellents conducteurs et également non réactifs, ce qui les rend idéaux pour l'électronique et les implants tels que les stimulateurs cardiaques.

7. Hélium-3

Les futures réactions nucléaires sûres pourraient reposer sur une variante à l'hélium (hélium-3). Bien que peu nombreux dans le régolithe (jusqu'à 20 parties par milliard), il y en a encore beaucoup plus dans des endroits comme la mer de la tranquillité que sur Terre : notre atmosphère l'empêche de nous atteindre par le vent solaire.

Cet article a été initialement publié dans le numéro Été 2019 Make It Last de Science populaire.


Des modèles

Salaire moyen annuel : $54,050

On parle souvent de mannequins, surtout parmi ceux qui aiment la mode. Mais bien qu'il s'agisse d'un sujet de discussion fréquent, il n'y a que 2 350 modèles dans le pays. Cela ne surprend pas, car les mannequins ne vivent généralement que dans des villes comme New York, Los Angeles et Miami. Ces emplois sont difficiles à trouver, vous ne trouverez probablement pas de publications sur LinkedIn ou quoi que ce soit du genre. Le salaire n'est pas non plus très élevé et le mannequinat peut être un travail extrêmement exigeant.


Qui est Sirius?

Pendant les mois d'hiver, quand Orion s'élève haut dans le ciel, une étoile brillante brille juste au sud-est de lui. Même si les trois étoiles de la ceinture d'Orion ne pointaient pas par hasard vers elle, vous le remarqueriez. Après tout, Sirius est l'étoile la plus brillante du ciel nocturne.

le Apparemment étoile la plus brillante, devrais-je ajouter avec pédantisme. Cela est dû en partie à sa luminosité intrinsèque (il émet environ 25 fois plus d'énergie que le soleil), mais plus important encore, il est proche : à une distance de 8,6 années-lumière, c'est le septième système stellaire le plus proche du soleil.

Et oui, il est un système. Un binaire, pour être clair une paire d'étoiles en orbite l'une autour de l'autre. L'étoile que nous voyons avec nos yeux s'appelle Sirius A. Le compagnon, Sirius B, est une naine blanche, le noyau petit et dense de ce qui était autrefois une étoile normale, mais a manqué de combustible nucléaire et a soufflé ses couches externes. Il est très faible en lumière visible, environ un dixième de la luminosité de A. Cela le rend relativement difficile à voir, et il n'a été découvert qu'en 1862. Son existence était suspectée avant que des mesures minutieuses, même à l'époque, ne montrent que Sirius semblait vaciller un teeny tiny amount in the sky. It turns out that was due to the gravity of Sirius B tugging on A as they orbit each other.

In the 150-plus years since then, we’ve learned a lot about the pair, but what I find interesting is that precise measurements have been maddeningly elusive. Sirius A is so much brighter than B that even measuring their separation from each other has proven difficult. Any photograph where B is exposed well overexposes A to the point of uselessness.

Image de Hubble de l'une des étoiles binaires les plus proches du Soleil : Sirius A (au centre) et sa compagne naine blanche B (en bas à gauche) A est environ 10 000 fois plus lumineuse. Crédit : NASA, ESA, H. Bond (STScI) et M. Barstow (Université de Leicester

Difficult, but not impossible. A team of astronomers led by my old friend and colleague Howard Bond has been studying Sirius for quite some time. They’ve been observing Sirius using Hubble Space Telescope for nearly 20 years to get precise measurements of the positions of the two stars as they orbit each other. They coupled that with measurements from the U.S. Naval Observatory going back to 1956 … and not only that, they actually used observations from as far back as 1862!

With all this information, they have finally been able to piece together a coherent picture of the two stars, how they orbit each other, what their physical characteristics are, and perhaps most interestingly what their history is.

Physically, they find that Sirius A has 2.06 times the mass of the sun, and the white dwarf Sirius B has a mass of 1.018 solar masses. All fine and good, but it’s the stars’ sizes that are amazing. They find Sirius A has a diameter that's 1.7144 times the sun — more massive stars are bigger, so that makes sense — but Sirius B has a diameter of just 0.008098 of the sun’s! That makes it about 11,270 kilometers wide: Smaller than the Earth!

La naine blanche la plus proche de nous, Sirius B, a la masse du Soleil mais la taille de la Terre. A titre de comparaison, le Soleil est plus de 100 fois plus large que la Terre. Crédit : ESA et NASA

That’s a dense star. A cubic centimeter of it (the size of six-sided die) would have a mass of 2.7 metric tons. Imagine taking a fully loaded pickup truck and crushing it down to the size of a sugar cube and you’ll get the picture. Now, to be fair, we’ve known this for decades, but these new measurements are the most accurate ever made. They’ll help us understand the physics of stars better than we ever have.

In fact, these accurate measurements of the masses, sizes, colors, and chemical content of the stars allowed the astronomers to use physical models to calculate the ages of the stars. Sirius A comes out to be about 237 – 247 million years old, while Sirius B is 228 million years old. The uncertainties in both measurements are large enough (10 million years or so) that these estimates are consistent with each other, as expected. We can assume they were born together.

The orbit of Sirius B around A determined using Hubble observations since 1997 (in reality they orbit each other, but this is shown relative to A). The vertical axis is north/south on the sky, and horizontal is east/west. The red dots are the measured positions, and the blue circles are the positions at the same time using the calculated orbit. Credit: Bond et al.

The orbit of the two stars is interesting, too. They revolve around each other every 50.1284 years, ranging from 1.2 billion to 4.7 billion kilometers apart on what’s obviously a highly elliptical orbit. The last time they were closest together (what’s called periastron) was in mid-1994. They’re now about as far apart as they ever get.

Et cette part leads to something very interesting indeed! Sirius B is the burned-out core of a star that was once much like the sun, though more massive. It likely started out life as a 5.6 solar mass star, putting it in the top tiers of “normal” stars. Something like 130 million years ago it ran out of useable hydrogen in its core to fuse into helium. It swelled up into a red giant, blew off its outer layers, and eventually all that was left was its dense inert core — the white dwarf we see today.

But that red giant stage leads us to a mystery. At that mass, Sirius B would’ve swollen up a lot. It could have been 450 - 500 million kilometers across — three times wider than the Earth’s distance to the sun! But that’s weird: Back then, the periastron distance between Sirius A and B would’ve been less than Sirius B’s radius. In other words, when Sirius B got all swollen, Sirius A would’ve been inside it!

These kinds of stars have been seen before we call them contact binaries. Usually it’s two stars that share a single, peanut-shaped atmosphere, but in this case A really would’ve been inside of B * . This is technically called the common envelope phase of a close binary system. But it has ramifications. For example, if the two stars start off with an elliptical orbit, this phase will circularize it fast. Yet now, the orbit of the two stars is highly elongated. That’s odd. In fact other binary systems have been seen like this, and it’s not at all clear why or how the orbits remain elliptical after the common envelope phase.

I love this, to be honest. How many times have I seen Sirius, with my own eyes, through binoculars, through a telescope? Hundreds? Thousands, surely. Yet, despite being the brightest star in the night sky, despite being so close, despite tens of thousands of hours of observations of Sirius across the world and throughout history, mysteries still remain about it. À propos eux.

Oh, science. I can never tire of you, because there is always more to know. Always.


'Incest Porn' Is on the Rise, And These Are the Reasons Why

Back in January, we told you about the 6 biggest porn trends we’d be seeing throughout the year, and one of the most notable of those was the growing popularity of fake incest porn, also known as “fauxcest,” and how it’s going to be one of the top porn genres in 2018.

This is interesting, considering incest is a huuuge taboo and most cultures have prohibitions against incest, and how most people gag and/or shudder at the thought of having sex with an immediate family member. Even in Jeu des trônes when we first saw Jaime and Cersei get it on, fans were more or less repulsed (though we got used it later on).

To illustrate just how exponentially popular incest porn is becoming, here are some studies to take into consideration. A report by adult content provider GameLink.com uncovered an average increase in the consumption of “family role-play porn” of 178 percent between October 2014 and January 2015, with the highest increases observed in Utah with 765 percent, Michigan with 698 percent, New York with 669 percent, Alaska with 524 percent, and Arkansas with 452 percent.

Furthermore, a 2013 analysis called Deep Inside: A Study of 10,000 Porn Stars and Their Careers found that out of 20 of the most common female roles in porn, the sixth most common is “daughter,” and the tenth is “sister.”

“Family roleplay themes and voyeuristic 'almost caught' scenarios were among the most popular online and within my brands,” head of production at Gamma Films Group, Bree Mills, told Men’s Health at the AVN Awards.

Speaking with Esquire, Dr. Paul Wright of Indiana University explains: “As types of pornography that were less common in the past—for example violence, this or that fetish—become more and more common and easily accessible, consumers get bored by them and need the extremity and deviance upped a notch to once again become aroused and excited. Few sexual acts are more extreme or deviant than incest."

But even though the greater majority of the population dire they think incest porn is downright distasteful and frankly quite gross, why is it so explosively popular? What’s going on?

“Intimacy between step-relations is very taboo in contemporary US culture, and yet many people live in step-blended families,” sociologist Dr. Chauntelle Tibbals told Vice. “There's something about stimuli for such a highly taboo topic simultaneously being so commonplace that may resonate with some people. In terms of 'why now,' certainly technology, accessibility, and the availability of the content itself all play a part."

So, from this, we can conclude that taboo things are exciting and arousing, which is absolutely accurate. There's just something about the impermissible that makes it mind-numbingly hot for the creative powers of the human mind.

(Photo: NorthPole Entertainment)

Elaborating further, porn star Tasha Reign says: "People love taboo. People are aroused by things that they 'shouldn't' be aroused by. There's a lot of shame and guilt in watching it, but there shouldn't be because it's a fantasy, and you leave it in your bedroom. It's exciting that people are being able to explore themselves a bit more, even if it's just at home through a movie.”

"A lot of the fauxcest boom is a reflection of what our preoccupations are in mainstream society," another porn star, Dana Vespoli, told Mic. "But because of what people typically do when they watch this content (i.e. masturbate), it's a more primitive response. People are fighting against whatever rigid boundaries are in their lives. It's the need to break against convention and feel free in a safe and legal place."

But aside from the cultural aspects of what makes incest porn so popular, we still don't know the psychological underpinnings of why it's so endearing. which is where some hard science comes in.

We know Sigmund Freud had his theories on repressed incestuous urges, but most of those theories were discredited over the years, even though his lexicon is still a massive part of our daily vocabulary. But that’s beside the point.

Freud believed incest wouldn’t be such a serious cultural taboo if people weren’t sexually attracted to relatives in the first place, and recent scientific evidence actually suggests he was at least partially right about familial attraction. We sont somewhat attracted to people who resemble us.

"I told you so." -Sigmund Freud

However, other studies suggest humans have an innate repulsion to incest: 19th century sociologist Edward Westermarck argued that we have an evolutionary biological mechanism to help us avoid incest, because mating with someone who shares a genetic profile too similar to yours (like a sibling or parent) leads to producing offspring with serious genetic abnormalities, which does nothing to help the survival instincts we’re biologically wired with.

That said, other scientists have also argued that we subconsciously use biological cues to estimate the relatedness of those around us, and if the relatedness is assumed to be too high, the very thought of any sexual relations with the person triggers innate incest avoidance mechanisms, a.k.a. disgust.

Now, when it comes to incest porn, though, it's not actual incest, so it doesn't tap into any of the incest avoidance mechanisms. It's just role-play where two unrelated porn stars play into the darker side of your imagination, thereby fulfilling your forbidden thoughts, which are the thoughts you have that are contrary to social customs and your own moral principles.

And since incest porn is 1) not real incest, and 2) frowned upon in the real world, many people enjoy masturbating to it. In other words, it has the ultimate taboo factor that pushes boundaries without going overboard, making it devilishly satisfying to those who are into it.

"The industry does these movies because that's what sells," says Dan O'Connell, founder of Girlfriends Films. "And, very simply, they sell for their taboo factor."


Signs & Seasons: Understanding the Elements of Classical Astronomy

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Product Description:

Sure, we all study astronomy in high school, but does the astronomy you studied help you to navigate, tell time, or even identify the planets as they appear to us in the sky? Probably not, if you, like me and many others, studied astronomy primarily as ½"modern astronomy" which offers dazzling telescopic photos of the planets, and information based on measurements made by astronomers. So, what's the difference? Classical astronomy is based on how humans on earth view the sky, and how we can learn the patterns of movement of the sun, moon and stars and apply this knowledge for practical use. This is the way astronomy has been studied for centuries, before we developed high-tech instruments to satisfy our never-ending curiosity about the surfaces of other planets, the structure of stars and planets, and what else is out there.

To fulfill this purpose, Signs & Seasons focuses on learning classical astronomy through the cycles of movement of celestial bodies and how these change through a day, a month, and a year. The course is written from a Biblical standpoint, and author Jay Ryan reminds us that keeping time through the days, months, and seasons were actually the purpose that the sun, moon, and stars were created. Seven chapters (and an epilogue) cover an introduction to the sky, day, night, the cycle of the month, the position of the sun in the sky and its' apparent movement to us, the cycle of the month, the seasonal stars, ½"wandering" stars (planets), and the calendar. Topics studied within include the divisions of the day, astronomical alignments, the circle of the meridian, phases of the moon, eclipses and why they occur, changes in the sky through the seasons, the motions of the planets, and much more. Historical information is woven throughout the text, which ties together what we observe in the skies today, and what ancient astronomers learned from viewing the same sky years ago.

Each chapter is formatted like a science text, with very readable, fascinating text accompanied by large, clear, grayscale illustrations that follow along and offer a visual component that matches the reading. The diagrams that show the movement of the stars are especially helpful, as they show their change in position over time, from the ground, so they should be similar to what you observe in the night sky. Quotes from the Bible, famous astronomers, and various other places are scattered throughout the text, and in keeping with the ½"classical" theme, historical woodcuts and vintage art also accompany the text.

Following the text portion of the book, you'll find a section of ½"field activities" to be used with each chapter. These include making and maintaining a field journal to record all of your observations, sketching diagrams of the sun, moon and stars and doing hands-on manipulative activities with a globe and cardboard models. Activities are given for all major topics covered which allow you to see the astronomical topics in practice and are sure to make them very memorable! Guiding questions accompany the observation activities and give students a guideline for their journal entries as they observe. Although there are no study or review questions found in the book chapters, keep an eye out for the accompanying workbook that will be available soon. An appendix at the end of the book holds a glossary, bibliographies of quoted authors, astronomical tables for viewing the stars and planets, a bibliography and index. So, if you think you've already covered astronomy, sit tight and enjoy this course which helps you understand what you actually see when you look up at the stars at night. 262 pages, hardcover. ½" Jess

Sure, we all study astronomy in high school, but does the astronomy you studied help you to navigate, tell time, or even identify the planets as they appear to us in the sky? Probably not, if you, like me and many others, studied astronomy primarily as "modern astronomy" which offers dazzling telescopic photos of the planets, and information based on measurements made by astronomers. So, what's the difference? Classical astronomy is based on how humans on earth view the sky, and how we can learn the patterns of movement of the sun, moon and stars and apply this knowledge for practical use. This is the way astronomy has been studied for centuries, before we developed high-tech instruments to satisfy our never-ending curiosity about the surfaces of other planets, the structure of stars and planets, and what else is out there. To fulfill this purpose, Signs & Seasons focuses on learning classical astronomy through the cycles of movement of celestial bodies and how these change through a day, a month, and a year. The course is written from a Biblical standpoint, and author Jay Ryan reminds us that the sun, moon and stars were actually created for keeping time, though we may rarely think of them in this way. Seven chapters (and an epilogue) cover an introduction to the sky, day, night, the cycle of the month, the position of the sun in the sky and its' apparent movement to us, the cycle of the year, the seasonal stars, "wandering" stars (planets), and the calendar. Topics studied within include the divisions of the day, astronomical alignments, the circle of the meridian, phases of the moon, eclipses and why they occur, changes in the sky through the seasons, the motions of the planets, and much more. Historical information is woven throughout the text, which ties together what we observe in the skies today, and what ancient astronomers learned from viewing the same sky years ago. Each chapter is formatted like a science text, with very readable, fascinating text accompanied by large, clear, grayscale illustrations that offer a visual component that matches the reading. The diagrams that show the movement of the stars are especially helpful, as they show their change in position over time, from the ground, so they should be similar to what you observe in the night sky. Quotes from the Bible, famous astronomers, and others are scattered throughout the text, and in keeping with the "classical" theme, historical woodcuts and vintage art are also used.

Following the text portion of the book, you'll find a section of "field activities" to be used with each chapter. These include making observations in a field journal, sketching diagrams of the sun, moon and stars and doing hands-on manipulative activities with a globe and cardboard models. Activities are given for all major topics covered which allow you to see the astronomical topics in practice and are sure to make them memorable! Guiding questions accompany the observation activities and give students a guideline for their journal entries as they observe. An appendix at the end of the book holds a glossary, bibliographies of quoted authors, astronomical tables for viewing the stars and planets, a bibliography and index.

To extend the learning experience of the textbook into an official high school science course for credit, you will probably want to use the Field Journal and Test Manual. For each chapter in the textbook, there are related hands-on and observation activities to complete. Many activities ask the student to sketch their observations, and a reproducible activity log is included in the front of the book so they can keep a record of the time they have spent watching the sky. Hands-on activities include making a backyard compass and making "volvelles" or paper wheel calculators that are used to simulate the motions of the heavenly bodies. In the introduction, the author reminds readers that they may not be able to complete all of the activities in order, due to the time of the year or weather conditions, so they may have to skip back and forth a bit to complete them. Eight chapter tests and test answers are included at the end of the book. The journal/manual is reproducible for individual family use only. 180 pages, pb.

So, if you think you've already covered astronomy, sit tight and enjoy this course which helps you understand what you actually see when you look up at the stars at night. 262 pgs, hc. - Jess