Astronomie

À quoi ressemblerait le ciel nocturne si la Terre était faite d'antimatière

À quoi ressemblerait le ciel nocturne si la Terre était faite d'antimatière

Supposons que la Terre dans son état actuel soit soudainement remplacée par la Terre complètement identique, mais entièrement constituée d'antimatière. Ignorant les météorites et les astéroïdes qui provoqueraient des destructions massives, des événements d'extinction et ainsi de suite, à quoi ressemblerait le ciel nocturne alors que l'anti-Terre balayait la poussière de l'espace ?


Je pense que le ciel nocturne sera le même qu'aujourd'hui. Mais si seule la terre est la seule antimatière présente dans le système solaire, elle sera détruite après un certain temps et convertie en énergie. Comme nous le savons antimatière + matière = énergie. Mais le ciel nocturne sera le même qu'aujourd'hui.


C'est une question un peu étrange, mais je vais essayer.

Cela dépend, un peu évidemment, de la quantité de "poussière spatiale" qui frappe la terre. Les estimations varient assez largement sur la quantité de poussière de l'espace qui frappe la Terre de toute façon, par ce site, entre 5 et 300 tonnes métriques par jour.

Commençons par l'estimation basse, 5 tonnes métriques (5 000 KG) par jour. L'antimatière rencontrera et transformera en énergie une quantité égale de matière, donc 10 000 kg par jour se sont transformés en énergie, probablement presque tous les rayons gamma, mais une grande partie de cette énergie se refléterait sur la haute atmosphère, estimons que 40% de celle-ci atteint la terre, donc 4 000 kg d'énergie de rayons gamma frappent la Terre depuis l'espace chaque jour.

4 000 KG, * C^2 (300 000 000^2) = 3,6*10^20 joules d'énergie par jour.

Le soleil (je vais juste emprunter à ce lien plutôt que de calculer). 1,6x10^22, donc, la chaleur des interactions matière-anti-matière serait de 2% de la lumière du soleil. Cela suffirait à réchauffer la terre de manière mesurable. Une augmentation de 2% de l'énergie de l'espace pourrait réchauffer la Terre de plusieurs degrés, peut-être 10 degrés, peut-être plus. La Terre serait sensiblement plus chaude, mais ce serait le moindre de nos problèmes.

Je pense que nous pouvons réduire un peu le nombre, parce que vous avez dit pas de météores, ou d'astéroïdes, et même si vous n'aviez pas, des objets plus gros comme ça dans une interaction matière-antimatière, le contact serait si chaud que la plupart des météores n'aurait aucune chance de s'évaporer mais serait simplement explosé loin de la Terre, nous pouvons donc arrondir un peu le nombre, comme peut-être quelques centaines de kilogrammes par jour sont convertis en rayons gamma et voyagent dans l'atmosphère terrestre et frappe la Terre. À ce stade, la chaleur totale que la Terre reçoit est suffisamment négligeable à ces niveaux, mais le ciel brillerait-il visiblement la nuit ? Honnêtement, je ne sais pas, mais peut-être.

Les rayons gamma ne sont pas visibles, mais au fur et à mesure que les rayons traversent l'atmosphère, vous pouvez obtenir suffisamment d'atmosphère visiblement chaude/radiation thermique visible pour que vous puissiez le voir. Je ne sais pas par où commencer pour calculer cela, mais cela semble possible. L'effet des rayons gamma serait similaire à ce qui arriverait à la Terre si elle était touchée par un sursaut de rayons gamma (à une distance non létale, mais peut-être inconfortablement proche). Voici une description de ce que cela serait. Nous perdrions une grande partie de notre couche d'ozone et la composition chimique de notre atmosphère changerait. avec le temps, cela pourrait mettre fin à une grande partie de la vie sur terre. La vie dans les océans pourrait survivre, mais la vie sur terre aurait du mal.

Ce n'est pas le seul effet cependant. Alors que quelques centaines de tonnes d'antimatière frappent la haute atmosphère, la haute atmosphère se réchaufferait et la Terre perdrait son atmosphère en raison de la température plus élevée beaucoup plus rapidement. Au cours de milliers, peut-être de millions d'années, la Terre perdrait une grande partie de son atmosphère, ce qui ne serait pas amusant.

Un effet final est que l'antimatière changerait la chimie. Si un atome d'oxygène est touché, il devient un azote, si un azote est touché, il devient un carbone (je pense, à moins que l'énergie des rayons gamma de l'évaporation ne provoque une photo-désintégration supplémentaire), mais vous verriez des changements chimiques en conséquence, peut-être certains d'entre eux sont toxiques et certains isotopes radioactifs. Donc, pas de couche d'ozone, de rayonnement gamma et de produits chimiques toxiques dans la haute atmosphère - pas exactement le soleil et les chiots.

De minuscules quantités d'antimatière frappant la Terre ne sont pas un problème, mais dans la quantité que vous proposez, cela rendrait probablement la Terre assez inhospitalière assez rapidement.


Qu'est-ce que la matière noire en termes simples ? Nouvelle carte du ciel nocturne expliquée – et ce que cela signifie pour la science

Les chercheurs ont créé la plus grande carte jamais réalisée de matière noire, un matériau invisible censé représenter jusqu'à 85 % de la matière totale de l'univers.

Une équipe co-dirigée par des chercheurs de l'UCL dans le cadre du Dark Energy Survey (DES) international a utilisé l'intelligence artificielle pour analyser des images de 100 millions de galaxies, en regardant leur forme, des taches de lumière composées d'une dizaine de pixels, pour voir si ils ont été étirés.


Planètes visibles dans le ciel nocturne à California City, Californie, États-Unis

Beta La carte interactive du ciel nocturne simule le ciel au-dessus Ville de Californie à une date de votre choix. Utilisez-le pour localiser une planète, la Lune ou le Soleil et suivre leurs mouvements dans le ciel. La carte montre également les phases de la Lune et toutes les éclipses solaires et lunaires. Besoin d'aide?

L'animation n'est pas prise en charge par votre appareil/navigateur.

Veuillez utiliser un autre appareil/navigateur ou consultez la version de bureau de la carte interactive du ciel nocturne.

Actuellement à l'affiche la nuit précédente. Pour la visibilité de la planète dans la nuit à venir, veuillez vérifier à nouveau après midi.


Voici 2 façons simples de trouver la galaxie d'Andromède

À la mi-septembre 2020, puisque la lune a disparu du ciel en début de soirée (avec la nouvelle lune le 17 septembre), prenez une nuit pour vous rendre dans le pays et découvrir la glorieuse galaxie d'Andromède. C'est la grande galaxie spirale à côté de notre Voie lactée et l'objet le plus éloigné que vous puissiez voir avec votre œil seul. Il est préférable de le voir le soir à cette période de l'année. La plupart des gens trouvent la galaxie en saut d'étoiles à partir d'un motif en forme de M ou de W très visible sur le dôme du ciel - visible dans le nord-est le soir maintenant depuis la moitié nord du globe - la constellation Cassiopée la Reine. Vous pouvez également trouver la galaxie d'Andromède en sautant dans les étoiles depuis l'étoile Alpheratz sur la grande place de Pégase. Les deux méthodes vous mèneront à la galaxie, comme le montre notre graphique ci-dessus.

Regardez le tableau en haut de cet article. Il montre les deux constellations – Cassiopée et Andromède – afin que vous puissiez voir l'emplacement de la galaxie par rapport aux deux.

Localisez maintenant l'étoile Schedar à Cassiopée. C'est l'étoile la plus brillante de la constellation et elle pointe vers la galaxie. Quoi de plus simple ?

Tracez une ligne imaginaire depuis l'étoile Kappa Cassiopeiae (en abrégé Kappa) jusqu'à l'étoile Schedar, puis parcourez environ 3 fois la distance Kappa-Schedar pour localiser la galaxie d'Andromède (Messier 31). Pour une autre vue, cliquez ici.

Examinons maintenant de plus près la deuxième façon de trouver cette galaxie :

Utilisez le Grand Carré de Pégase pour trouver la galaxie d'Andromède. Voici comment procéder.

Le grand motif carré ci-dessus est le Grand Carré dans la constellation de Pégase. La constellation d'Andromède peut être vue comme deux flots d'étoiles s'étendant d'un côté de la place, en commençant par l'étoile Alpheratz.

Remarquez Mirach, puis Mu Andromède. Une ligne imaginaire tracée à travers ces deux étoiles pointe vers la galaxie d'Andromède.

Sachez simplement que le clair de lune ou les lumières de la ville peuvent submerger la faible lueur de cet objet. La chose la plus importante dont vous avez besoin pour voir la galaxie est un très ciel sombre.

À quoi ressemble la galaxie à l'œil nu ? En supposant que vous ayez un ciel sombre, il apparaît comme une grande tache floue - plus grande qu'une pleine lune dans le ciel - mais beaucoup plus faible et plus subtile.

Voir plus grand. | La galaxie d'Andromède (en haut à droite de la photo) vue par l'ami Facebook d'EarthSky, Ted Van, dans un camping du Montana à la mi-août. Merci, Ted !

Pour les astronomes binoculaires : Les jumelles, comme toujours, améliorent la vue. Les jumelles sont un excellent choix pour les débutants pour observer la galaxie d'Andromède, car elles sont si faciles à pointer. Alors que vous vous tenez sous un ciel sombre, localisez d'abord la galaxie avec votre œil, puis lentement amenez les jumelles jusqu'à vos yeux pour que la galaxie entre en vue binoculaire. Si cela ne fonctionne pas pour vous, essayez de balayer la zone avec vos jumelles. Allez-y lentement et assurez-vous que vos yeux sont adaptés à l'obscurité. La galaxie apparaîtra comme une tache floue à l'œil. Il apparaîtra plus lumineux dans des jumelles. Voyez-vous que sa région centrale est plus concentrée ?

Avec l'œil, ou avec des jumelles, ou même avec un télescope d'arrière-cour, la galaxie d'Andromède ne ressemblera pas à l'image ci-dessous. Mais ce sera beau. Cela vous coupera le souffle.

La galaxie d'Andromède et deux galaxies satellites vues à travers un puissant télescope. À l'œil, la galaxie ressemble à une tache floue. C'est une île d'étoiles dans l'espace, un peu comme notre Voie lactée. Image via NOAO.

J'ai entendu dire que la galaxie d'Andromède entrerait un jour en collision avec notre galaxie ! Est-ce encore une possibilité certaine ?

Possibilité certaine décrit une grande partie de ce que nous savons – ou pensons savoir – sur l'univers. Quant à la galaxie d'Andromède et sa future collision avec notre Voie lactée : la première tentative de mesure de la vitesse radiale de cette galaxie (son mouvement en avant ou en arrière, le long de notre ligne de mire) a été faite en 1912. Après cela, les astronomes ont cru pendant quelques décennies que la galaxie s'approchait à près de 200 miles par seconde (300 km/s), mais en désaccord.

Puis, en mai 2012, les astronomes de la NASA ont annoncé qu'ils pouvaient désormais prédire avec certitude l'heure de cette collision de galaxies titan. N'oubliez pas, cependant, que la galaxie d'Andromède est à 2,2 millions d'années-lumière, avec une seule année-lumière représentant près de 10 000 milliards de kilomètres (6 000 milliards de miles). Ainsi, bien qu'il semble que cette galaxie se rapproche de notre galaxie de la Voie lactée, il n'y a rien à perdre du sommeil. Quand entreront-ils en collision ? Selon les astronomes de la NASA en 2012, ce sera dans quatre milliards d'années.

De plus, lorsque les galaxies entrent en collision, elles ne se détruisent pas exactement. Parce qu'il y a tellement plus d'espace que d'étoiles dans notre univers, les galaxies en collision se croisent, comme des fantômes.

Cette image représente le ciel nocturne de la Terre dans 3,75 milliards d'années. La galaxie d'Andromède (à gauche) remplira alors notre champ de vision, disent les astronomes, alors qu'elle se dirige vers une collision avec notre galaxie de la Voie lactée. Image via NASA/ ESA/ Z. Levay et R. van der Marel, STScI/ T. Hallas/ A. Mellinger

Bottom line: La galaxie voisine d'Andromède - la grande galaxie spirale la plus proche de notre Voie lactée - sera visible les soirs sombres et sans lune d'ici au début du printemps nordique. Cet article vous indique deux façons de le trouver, en utilisant les constellations Cassiopée et Pégase. Assurez-vous de regarder par une nuit sans lune, loin des lumières de la ville.


Starlink de SpaceX pourrait changer le ciel nocturne pour toujours, et les astronomes ne sont pas heureux

Chaque satellite Starlink est équipé d'un grand panneau solaire.

Le jeudi 23 mai, SpaceX d'Elon Musk a lancé avec succès ses 60 premiers satellites Starlink, une méga constellation prévue de satellites conçus pour transmettre Internet de l'espace au monde. Mais depuis que des images ont émergé du train de satellites dans le ciel nocturne, les astronomes se sont indignés contre l'impact que Starlink pourrait avoir sur notre vision du cosmos.

Starlink est conçu pour se composer à terme de 12 000 satellites, en orbite à des altitudes d'environ 550 kilomètres et 1 200 kilomètres. SpaceX est l'une des neuf sociétés connues pour travailler sur l'Internet spatial mondial, et des inquiétudes ont déjà été soulevées concernant les déchets spatiaux. Désormais, les astronomes s'inquiètent eux aussi de ce que l'avenir leur réserve.

"La tragédie potentielle d'une méga-constellation comme Starlink est que pour le reste de l'humanité, cela change l'apparence du ciel nocturne", explique Ronald Drimmel de l'Observatoire d'astrophysique de Turin en Italie. "Starlink, et d'autres méga constellations, ruineraient le ciel pour tout le monde sur la planète."

Après le lancement de Starlink, plusieurs observateurs – dont l'astronome amateur Marco Langbroek – ont capturé des images des satellites en orbite. Tous les 60 ont été déployés dans un train, l'un derrière l'autre, mais les astronomes ont été surpris que les satellites brillaient plus fort que beaucoup ne l'avaient prévu.

"Ce que je n'avais pas prévu, c'est à quel point les objets étaient brillants et à quel point ce serait une vue spectaculaire", explique Langbroek. "C'était vraiment une vue incroyable et bizarre de voir tout ce train d'objets alignés se déplacer dans le ciel."

Les observateurs ont pu voir le train Starlink se déplacer dans le ciel nocturne.

SpaceX avait gardé secrète la logistique de chaque satellite avant le lancement, mais après le lancement, il a été révélé que chaque satellite avait un panneau solaire relativement grand, parfait non seulement pour collecter mais aussi pour refléter la lumière du soleil sur Terre. Cela signifie que quiconque regarde les étoiles, depuis n'importe quel endroit sur Terre, aura toujours la constellation Starlink finale en vue, pour le meilleur ou pour le pire.

"Il s'avère que ces satellites sont faciles à voir de nos propres yeux, beaucoup plus lumineux que ce à quoi nous nous attendions", explique l'astrophysicien Darren Baskill de l'Université du Sussex au Royaume-Uni "Si nous pouvons les voir de nos yeux, cela signifie qu'ils sont extrêmement lumineux pour la dernière génération de grands télescopes au sol sensibles.

De tels télescopes incluent le Large Synoptic Survey Telescope (LSST), actuellement en construction et conçu pour prendre de larges vues panoramiques du ciel nocturne afin d'étudier une variété de corps tels que les astéroïdes et les comètes.

Bien que le véritable impact de Starlink ne soit pas encore connu, on pense que le LSST devra peut-être traiter un satellite Starlink toutes les quelques images, note l'astrophysicien Bruce Macintosh de l'Université de Stanford aux États-Unis, ce qui a entraîné une traînée à travers l'image. De tels problèmes ne sont pas nouveaux pour les astronomes, mais le grand nombre de satellites Starlink est préoccupant.

"Une partie de la réaction instinctive de la communauté astronomique après le lancement des satellites Starlink était purement due à un manque d'informations", explique l'astrophysicienne Jessie Christiansen du California Institute of Technology (Caltech) aux États-Unis. le tollé aurait pu être évité s'il y avait eu une étude d'impact au préalable.

Pendant la nuit, les satellites sont peu susceptibles d'être visibles, car ils seront dans l'obscurité sans lumière du soleil à refléter. Mais c'est dans les heures qui suivent le coucher du soleil et avant le lever du soleil que les gens sont le plus inquiets, lorsque les milliers de satellites réfléchiront la lumière de l'orbite et, semble-t-il, clairement visible pour quiconque lève les yeux.

C'était le premier de nombreux futurs lancements de Starlink.

Une autre préoccupation ne concerne pas seulement l'astronomie visuelle, mais aussi la radioastronomie. Chaque satellite émettra des signaux radio afin de communiquer avec la Terre, et pour les astronomes qui s'appuient sur les ondes radio pour étudier l'univers – comme la première image d'un trou noir révélée le mois dernier – Starlink peut entraîner de nouvelles complications.

"Les radioastronomes sont d'autant plus inquiets que les satellites émettent dans la bande 10,7-12,7 GHz, qui comprend entre autres les raies spectrales de l'eau", explique l'archéologue spatiale Alice Gorman de l'Université Flinders en Australie. "Les radioastronomes se battent quotidiennement pour protéger les bandes d'observation critiques, et cela ne fera qu'empirer."

Musk, à son crédit, a répondu à certaines des préoccupations sur Twitter. Après avoir d'abord semblé mal comprendre comment et pourquoi la Station spatiale internationale (ISS) est visible dans le ciel nocturne, il a noté que SpaceX cherchait à atténuer les effets des satellites Starlink sur l'astronomie.

"Envoyé une note à l'équipe Starlink la semaine dernière concernant spécifiquement la réduction de l'albédo", a-t-il déclaré. "Nous aurons une meilleure idée de la valeur de cela lorsque les satellites auront des orbites surélevées et que les réseaux se dirigeront vers le soleil."

Il a également laissé entendre que l'objectif ultime de Starlink - apporter Internet aux 3,3 milliards de personnes dans le monde qui sont hors ligne, et utiliser cet argent pour financer les missions de SpaceX sur Mars et au-delà, bien qu'avec un marché peu clair sur combien d'entre eux peuvent se permettre de l'espace Internet ou vouloir être en ligne en premier lieu – était un « plus grand bien » que n'importe quel impact sur l'astronomie.

« Aider potentiellement des milliards de personnes économiquement défavorisées est le plus grand bien », a-t-il déclaré. « Cela dit, nous veillerons à ce que Starlink n'ait aucun effet matériel sur les découvertes en astronomie. Nous nous soucions beaucoup de la science.

Il est clair, cependant, qu'il reste encore beaucoup à faire pour apaiser les inquiétudes de la communauté astronomique. Alors que certains peuvent souligner les avantages que des services comme Starlink pourraient apporter, d'autres s'empresseront de souligner l'impact irrévocable que cela pourrait avoir sur la culture humaine.

"Je ne suis pas si inquiet au sujet de l'astronomie en soi", dit Drimmel. "Je crains que ce qui m'a inspiré à devenir astronome soit en danger."

Alors que ces premières images du train de satellites étaient impressionnantes, la possibilité d'avoir autant de satellites constamment visibles est quelque peu alarmante. Les astronomes pourraient bien être en mesure d'atténuer l'impact de Starlink et d'autres satellites (plusieurs équipes travaillent déjà sur des modèles pour voir comment cela pourrait être fait), mais le ciel nocturne lui-même pourrait changer à jamais en conséquence.

"Avec Starlink, nous nous attendons à ce qu'au moins 100 satellites soient visibles à tout moment [à n'importe quel endroit sur Terre]", déclare Baskill. "Bientôt, même ceux qui ont la chance de découvrir un site vraiment sombre le trouveront rempli d'une brume de métal, grouillant lentement dans le ciel nocturne."


À quoi ressemblerait un univers d'antimatière ?

Notre univers est dominé par la matière. Bien sûr, il y a de la matière noire et de l'énergie noire, mais des choses comme les étoiles, les planètes et les gens sont faites de matière. Protons, électrons, neutrons et autres. Mais la matière semble venir par paires. Pour chaque électron créé, un positon d'antimatière est créé. Pour chaque proton qui apparaît, un antiproton fait de même. Puisque notre univers est dominé par la matière, et s'il y avait un autre univers dominé par l'antimatière ? A quoi ressemblerait un univers d'antimatière ?

La différence fondamentale entre la matière et l'antimatière est qu'elles ont des charges opposées. Un proton a une charge positive, tandis qu'un antiproton a une charge négative. Les positons chargés positivement sont la version antimatière des électrons chargés négativement. Ce qui est intéressant, c'est que les signes de charge électrique sont un hasard de l'histoire. Nous aurions pu attribuer une charge positive aux électrons et une charge négative aux protons. Il n'y a rien de spécial à choisir l'un ou l'autre. Vous pourriez donc penser qu'un univers d'antimatière ressemblerait exactement à notre univers habituel. Mais la matière et l'antimatière ont des différences subtiles.

L'une des principales différences concerne les neutrinos. Les neutrinos n'ont aucune charge, donc si le signe de charge était la seule différence entre la matière et l'antimatière, les neutrinos "antimatière" seraient identiques aux neutrinos "matière". Mais il s'avère qu'ils sont légèrement différents. Les neutrinos ont une propriété appelée hélicité, qui décrit s'ils tournent vers la gauche ou la droite lorsqu'ils voyagent dans l'espace. Les neutrinos de matière ont une hélicité gauche, tandis que l'antimatière a une hélicité droite. Cela peut sembler peu important, mais en 1956, Chien-Shiung Wu s'est penché sur la désintégration radioactive des atomes de cobalt-60. Elle a découvert que les atomes orientés à gauche et à droite se désintègrent à des vitesses différentes. Étant donné que la latéralité est différente entre la matière et l'antimatière, les deux peuvent se désintégrer à des vitesses différentes. C'est peut-être la raison pour laquelle nous n'avons pas vu beaucoup d'antimatière dans l'univers.

Mais supposons qu'il y ait un univers d'antimatière qui ait beaucoup d'anti-hydrogène et d'anti-hélium après son big bang, tout comme notre premier univers avait beaucoup d'hydrogène et d'hélium. Il semblerait raisonnable que ceux-ci puissent fusionner avec des éléments d'antimatière plus lourds dans les noyaux des étoiles à antimatière, ce qui pourrait produire des planètes d'antimatière et peut-être même une vie d'antimatière. Que verraient ces créatures lorsqu'elles lèveraient les yeux dans leur ciel nocturne ?

Dans ce cas, nous savons que cela ressemblerait beaucoup à notre propre ciel nocturne. Récemment, nous avons été en mesure de produire de l'antihydrogène et nous avons examiné le type de lumière qu'il produit. Nous avons découvert que l'antihydrogène produit le même type de lumière que l'hydrogène ordinaire. Ainsi, un Soleil d'antimatière émettrait la même lumière que notre Soleil. La lumière se refléterait sur une lune antimatière tout comme notre Lune, et nos cousins ​​antimatière verraient un ciel rempli d'étoiles, de nébuleuses et de planètes, tout comme nous.

Bien sûr, tout cela est basé sur l'hypothèse que l'antimatière s'effondrerait sous l'effet de la gravité pour former des étoiles en premier lieu. Nous pensons que cela devrait être le cas, mais et si l'antimatière avait aussi de l'anti-masse ? Et si les anti-atomes se repoussaient gravitationnellement ? Dans ce cas, un univers d'antimatière ne formerait jamais d'étoiles ou de galaxies. Notre univers d'antimatière serait simplement rempli de traces d'anti-hydrogène et d'anti-hélium, et rien ne lèverait jamais les yeux vers le ciel cosmique. Alors que nous pensons que l'antimatière a une masse régulière, nous n'en avons pas créé suffisamment en laboratoire pour tester l'idée. Pour l'instant, nous ne pouvons pas être sûrs.

Il est donc tout à fait possible qu'un univers d'antimatière soit presque identique au nôtre. Mais il se pourrait qu'un univers d'antimatière ne soit rien d'autre que du gaz froid. Il est même possible que la désintégration radioactive de l'antimatière soit si différente de celle de la matière, qu'un univers d'antimatière ne puisse même pas exister.


Les cieux nocturnes les plus sombres de la Terre ne sont pas du tout noirs

Cette image de l'observatoire de Paranal montre des cieux qui affichent régulièrement une myriade de couleurs et . [+] des vues astronomiques, du plan de la Voie lactée brillant au-dessus de la tête jusqu'au point orange de Mars (à gauche), les constellations étoilées de Scorpius et d'Orion, et l'éclaboussure magenta de la nébuleuse Carina (en haut au milieu). Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Si vous jetez un coup d'œil au ciel nocturne depuis un ciel extrêmement sombre, loin de toutes les lumières de la ville, des lampadaires, des pêcheries de calmars et d'autres sources de pollution lumineuse d'origine humaine, vous aurez droit à l'un des sites les plus spectaculaires de la nature. : la vue de l'espace extra-atmosphérique lui-même. Nous pensons à l'espace comme à la chose la plus noire qui soit, comme s'il s'agissait de l'absence de toute forme de lumière. En ce qui concerne la lumière visible, le télescope spatial Hubble représente notre meilleure vue sur l'univers sombre et lointain. Le plus long temps qu'il ait jamais regardé dans une région de l'espace a été de 23 jours au total. Quand il l'a fait, voici ce qu'il a trouvé.

Le composite entièrement UV-visible-IR du XDF, la plus grande image jamais publiée du lointain . [+] Univers. Crédit image : NASA, ESA, H. Teplitz et M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) et Z. Levay (STScI).

Bien sûr, vous pourriez regarder une image comme celle-ci et voir les galaxies brillantes et leurs étoiles d'il y a si longtemps, et penser que si seulement nous pouvions voir encore plus loin, peut-être que le ciel entier serait rempli de sources de lumière. Mais ce n'est pas du tout le cas ! L'Univers est limité en termes de quantité de "choses" observables pour nous, car nous ne pouvons voir qu'aussi loin que le Big Bang et que la lumière a voyagé au cours des 13,8 milliards d'années qui ont suivi. Il pourrait y avoir des centaines de milliards de galaxies dans l'Univers, mais réparties sur une sphère de 46 milliards d'années-lumière de rayon, il y aura de nombreux écarts par rapport à notre ligne de mire. Et l'Univers n'est pas du tout né avec des galaxies, il a fallu au moins des centaines de millions d'années pour que les premières se forment.

Conception d'artiste à l'échelle logarithmique de l'univers observable. Crédit image : utilisateur de Wikipédia Pablo . [+] Carlos Budassi.

En d'autres termes, il y a une limite à ce que tout télescope, en principe, peut voir. Mais les espaces entre ces galaxies - du moins pour les yeux ultraviolets, visibles et infrarouges (le type de lumière produite par les étoiles) - est vraiment noir. Mais seulement, c'est-à-dire si vous le regardez depuis l'espace. L'image spectaculaire qui orne le haut de cet article a été prise par Yuri Beletsky à l'Observatoire européen austral et montre à quel point le ciel de la Terre est vraiment coloré. Une partie de ce que vous voyez est intuitive, tandis que d'autres parties peuvent être assez surprenantes et reposent sur une physique complexe. Pourtant, cette image unique résume toute une série de raisons pour lesquelles le ciel nocturne de la Terre n'est jamais complètement sombre.

Le complexe Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, vu depuis le site du télescope VISTA. Le jaunâtre. [+] la lueur dans le ciel est due à la pollution lumineuse. Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Bas sur l'horizon, il y a une faible lueur jaunâtre qui peut être vue de la plupart des endroits sur Terre. Cela est principalement dû à l'activité humaine et aux lumières que nous avons installées pour éclairer nos villes la nuit. Même dans un endroit immaculé du ciel sombre, comme dans les hauteurs des Andes au Chili, cette pollution lumineuse faible et lointaine apparaît à l'horizon et entache la noirceur du ciel.

Un petit amas d'étoiles, l'un des milliers connus dans notre galaxie, émet une lumière incidente sur . [+] L'atmosphère terrestre. Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Les étoiles dans notre ciel lui-même sont une autre source de lumière. Bien que, vu de la Terre, il n'y ait peut-être que quelques milliers d'étoiles que l'œil humain puisse percevoir, c'est suffisamment de lumière pour que même par une nuit sans lune, il y ait une quantité résiduelle de pollution lumineuse qui vient du ciel lui-même. Tout comme la lumière indirecte du Soleil brille à travers l'atmosphère terrestre, donnant au ciel sa couleur bleue illuminée, la lumière des étoiles peut également le faire, bien que de manière beaucoup plus modérée.

Une partie du plan galactique, avec des régions de formation d'étoiles surlignées en rose en raison de l'émission . [+] d'atomes d'hydrogène. Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Lorsque la galaxie s'est levée, c'est aussi une source de lumière dans le ciel nocturne. Bien que la lumière de la Voie lactée semble diffuse aux yeux humains, plutôt que ponctuelle, elle fait plus que voyager en ligne droite jusqu'à ce qu'elle atteigne vos yeux. Il tombe également partout sur l'atmosphère de la Terre, où il peut être dispersé, donnant un faible effet de "lumière blanche" même aux parties sombres du ciel.

L'une des rares galaxies - le Grand Nuage de Magellan - visible depuis la Terre. Le fond pâle. [+] la lumière vient de l'atmosphère terrestre. Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

De plus, d'autres galaxies, également visibles depuis la Terre, jouent également un rôle. Alors que seules quelques autres galaxies sont visibles à l'œil nu, y compris Andromède, Triangle et les grands et petits nuages ​​de Magellan, même celles au-delà de la limite de la vision humaine contribuent à la luminosité globale du ciel. Cela est vrai pour les étoiles au-delà de la limite de la vision humaine, ainsi que tout ce qui émet de la lumière qui impacte la Terre se diffuse dans toute l'atmosphère et peut être détecté par une caméra suffisamment sensible. Bien que le site du Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) de l'ESO se trouve à une altitude incroyablement élevée et que l'atmosphère présente des turbulences notoirement faibles, cela ne ressemble en rien à être dans l'espace, où vous devez être tomber à zéro.

Et si vous étiez dans l'espace, vous pourriez voir ce que voient les astronautes à bord de la station spatiale internationale : une combinaison de « lueurs » vertes (inférieures) et rouges (supérieures) provenant des plus hautes parties de l'atmosphère terrestre. Cet effet est connu sous le nom de lueur d'air et se présente sous la forme d'une fine couche au-dessus de la partie de l'atmosphère où résident toutes sortes de formes de vie. Mais à plus de 100 kilomètres de hauteur, ce phénomène est visible depuis le sol avec un équipement suffisamment sensible.

L'air vert (commun) jaillit des atomes et molécules ionisés et excités dans la haute atmosphère terrestre. [+] transition vers des états d'énergie inférieurs pendant la nuit. Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

La lumière du Soleil n'est pas seulement dans la partie visible du spectre, mais comprend également la lumière ultraviolette et les particules du vent solaire qui sont capables d'exciter et d'ioniser certains des atomes et molécules de la haute atmosphère. Au cours de la nuit, les ions et les électrons qui étaient séparés (ou excités) se réunissent, ce qui provoque l'émission de lumière de fréquences particulières. L'une de ces fréquences - la plus forte dans les atomes d'oxygène - donne lieu à une lumière verte, tandis qu'à des altitudes encore plus élevées, une transition différente (principalement dans les atomes d'hydrogène) donne lieu à une lueur d'air rouge.

La lueur d'air rouge sur le fond étoilé du ciel nocturne de la Terre, avec un nuage au premier plan. . [+] Crédit image : Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Ces lueurs sont toujours présentes et ne diffèrent d'un endroit à l'autre que par leur amplitude. Et enfin, il y a les effets des nuages. Bien que par une nuit très sombre, les nuages ​​puissent simplement apparaître comme des taches d'obscurité, ils sont en fait tout aussi réfléchissants que pendant la journée. De toute la lumière qui brille sur Terre, une partie sera réfléchie et une partie de cette lumière se reflétera à nouveau sur les nuages, les faisant tous apparaître illuminés depuis la Terre.

Alors que les profondeurs de l'espace où il n'y a pas d'étoiles ou de galaxies peuvent vraiment être dépourvues de lumière stellaire, y compris la lumière ultraviolette, visible et proche infrarouge, le ciel vu de la Terre n'atteindra jamais une véritable obscurité. Il y a une limite à l'obscurité telle que nous l'atteignons sur Terre, et c'est l'une des conséquences inévitables d'avoir notre atmosphère. Si vous voulez les vues ultimes de l'Univers, vous avoir aller dans l'espace !


7. Nuit étoilée

L'Ouest américain a inspiré des générations d'artistes avec ses caractéristiques sauvages et peu développées. Georgia O’Keefe a été enchantée par l'attrait de l'Occident. Bien que plus célèbre pour ses paysages du Nouveau-Mexique, les premières œuvres d'O'8217Keefe's comprenaient des tentatives pour capturer l'espace et la grandeur du ciel nocturne limpide et sombre de l'Occident.

O’Keefe n'a pas trouvé ces stars à New York. Elle a dû les chercher au plus près de la nature elle-même en Occident.


Un mystère persistant

En 2018, les scientifiques étaient encore plus perplexes lorsqu'ils ont effectué la mesure d'antimatière la plus précise à ce jour et ont découvert que l'antimatière et la matière se comportent de manière presque identique. La découverte suggère que les particules et leurs opposés auraient dû être créés en nombre égal au début de l'univers. Cependant, s'il est vrai, le fait que la matière prévaut sur l'antimatière est de plus en plus difficile à concilier.

Les chercheurs recherchent assidûment le facteur qui explique la domination de la matière sur l'antimatière dans notre cosmos. Les calculs suggèrent que juste après le Big Bang, lorsque les particules et les antiparticules se sont annihilées les unes les autres, il y a eu un léger déséquilibre dans leur nombre. Moins d'un milliard des particules ordinaires ont survécu à la mêlée et ont continué à former toute la matière qui nous entoure aujourd'hui. Mais pourquoi?

Des scientifiques du monde entier tentent de déterminer si un neutrino agit comme sa propre antiparticule, ce qui aurait permis à une petite fraction des neutrinos de passer de l'antimatière à la matière au début de l'univers. Dans ce scénario, un léger déséquilibre de matière aurait existé à l'époque.

L'antimatière a été créée et maintenue en petites quantités dans des laboratoires de physique des particules. Certaines équipes de recherche sont allées jusqu'à créer des antiprotons, et conduisez-les dans une camionnette afin que les physiciens du CERN puissent les transporter vers une installation voisine.

Les lecteurs du livre de Dan Brown "Angels and Demons" (Pocket Books, 2000) et qui (alerte spoiler) implique un complot visant à faire exploser le Vatican à l'aide d'antimatière et pourraient s'inquiéter de telles expériences. Mais ne vous inquiétez pas : si les scientifiques du CERN prenaient toute l'antimatière qu'ils ont jamais créée et l'anéantissaient avec de la matière, ils auraient à peine assez d'énergie pour allumer une seule ampoule électrique pendant quelques minutes, according to a website FAQ from the CERN laboratory.


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