Astronomie

La couleur d'une vague d'une galaxie lointaine est-elle la même pour nous que pour une galaxie située entre les deux ?

La couleur d'une vague d'une galaxie lointaine est-elle la même pour nous que pour une galaxie située entre les deux ?

En raison de l'expansion de l'univers, la lumière d'une galaxie lointaine est décalée vers le rouge. L'expansion de l'univers allongera la longueur d'onde de la lumière. Mais la couleur d'une telle lumière est-elle la même pour nous que pour une galaxie qui est entre nous et la galaxie lointaine.

J'ai d'abord pensé que la vitesse d'une autre galaxie était plus élevée que la nôtre, mais je ne pense pas que ce soit vrai, c'est relatif. Mais la vitesse de la galaxie lointaine d'une vue de la galaxie plus éloignée est-elle plus élevée que de notre vue ? Je ne pense pas parce que l'univers s'étend plus vite à mesure que vous regardez loin. Ainsi, pour la galaxie éloignée, la vitesse de la galaxie éloignée est moins élevée que de notre point de vue car la galaxie éloignée est plus éloignée de nous.

La conclusion est-elle donc juste que la couleur de la même onde est plus rouge pour nous sur Terre que pour la galaxie plus éloignée ?


Si je vous comprends bien, vous demandez si le décalage vers le rouge des photons émis par une galaxie lointaine se produit ou non à l'instant où elle quitte la galaxie.

Le redshift est progressif…

Si oui, la réponse est non. Le décalage vers le rouge des photons se produit progressivement au fur et à mesure qu'ils voyagent dans l'Univers en expansion. Vous pouvez trouver la dérivation ici où vous verrez que chaque augmentation infiniment petite $da$ du facteur d'échelle $a$ de l'Univers (sa "taille") augmente le redshift du photon d'un montant $dz$, ou, en termes de longueur d'onde, d'un montant $dlambda$.

Si la galaxie $B$ se trouve au redshift $z_mathrm{B}$, alors un observateur dans la galaxie $A$ au redshift $z_mathrm{A}$ se situe entre nous et $B$ (de sorte que $z_mathrm{ UNE}

… au moins dans notre Univers

Le décalage vers le rouge n'est pas dû au fait que la source s'éloigne de nous. Si l'expansion n'avait pas été progressive, mais que nous vivions plutôt dans un univers fou qui était statique lorsque la galaxie lointaine a émis la lumière, et statique lorsque nous observons, mais s'est en quelque sorte agrandi soudainement par un facteur entre-temps, alors nous observerions toujours un décalage vers le rouge, même si la galaxie était statique à la fois lorsqu'elle a émis la lumière et lorsque nous l'avons observée.


La lumière des galaxies lointaines est décalée vers le rouge car elles s'éloignent de nous et plus la galaxie est éloignée plus elle se déplace rapidement, et donc plus la lumière est décalée vers le rouge.

Une galaxie entre nous et une galaxie très lointaine s'éloigne également de nous, mais moins vite. Du point de vue de cette galaxie, la lumière de la galaxie lointaine est moins décalée vers le rouge que de notre position, car la galaxie lointaine ne s'en éloigne pas aussi vite.

La lumière apparaîtrait moins rouge dans "une galaxie qui se situe entre les deux".


Une galaxie à 5 milliards d'années-lumière montre que nous vivons dans un univers magnétique

À l'aide d'une gigantesque lentille cosmique, les astronomes ont mesuré le champ magnétique d'une galaxie à près de cinq milliards d'années-lumière. Cette réalisation leur donne de nouveaux indices importants sur un problème aux frontières de la cosmologie - la nature et l'origine des champs magnétiques qui jouent un rôle important dans le développement des galaxies au fil du temps.

Les scientifiques ont utilisé le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation pour étudier une galaxie en formation d'étoiles située directement entre un quasar plus éloigné et la Terre. La gravité de la galaxie sert de lentille géante, divisant l'image du quasar en deux images distinctes vues de la Terre. Fait important, les ondes radio provenant de ce quasar, à près de 8 milliards d'années-lumière, sont préférentiellement alignées ou polarisées.

"La polarisation des ondes provenant du quasar d'arrière-plan, combinée au fait que les ondes produisant les deux images lentilles ont traversé différentes parties de la galaxie intermédiaire, nous a permis d'apprendre quelques faits importants sur le champ magnétique de la galaxie", a déclaré Sui Ann Mao, chef du groupe de recherche Minerva pour l'Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn, en Allemagne.

Les champs magnétiques affectent les ondes radio qui les traversent. L'analyse des images VLA a montré une différence significative entre les deux images à lentille gravitationnelle dans la façon dont la polarisation des ondes a été modifiée. Cela signifie, selon les scientifiques, que les différentes régions de la galaxie intermédiaire ont affecté les vagues différemment.

"La différence nous dit que cette galaxie a un champ magnétique cohérent à grande échelle, similaire à ceux que nous voyons dans les galaxies voisines de l'univers actuel", a déclaré Mao. La similitude réside à la fois dans la force du champ et dans son agencement, avec des lignes de champ magnétique tordues en spirales autour de l'axe de rotation de la galaxie.

Étant donné que cette galaxie est vue telle qu'elle était il y a près de cinq milliards d'années, lorsque l'univers avait environ les deux tiers de son âge actuel, cette découverte fournit un indice important sur la façon dont les champs magnétiques galactiques se forment et évoluent au fil du temps.

"Les résultats de notre étude soutiennent l'idée que les champs magnétiques des galaxies sont générés par un effet dynamo rotatif, similaire au processus qui produit le champ magnétique du Soleil", a déclaré Mao. "Cependant, il existe d'autres processus qui pourraient produire les champs magnétiques. Pour déterminer quel processus est à l'œuvre, nous devons remonter encore plus loin dans le temps - vers des galaxies plus éloignées - et faire des mesures similaires de leurs champs magnétiques", elle a ajouté.

"Cette mesure a fourni les tests les plus rigoureux à ce jour sur le fonctionnement des dynamos dans les galaxies", a déclaré Ellen Zweibel de l'Université du Wisconsin-Madison.

Les champs magnétiques jouent un rôle central dans la physique du gaz ténu qui imprègne l'espace entre les étoiles d'une galaxie. Comprendre comment ces champs naissent et se développent au fil du temps peut fournir aux astronomes des indices importants sur l'évolution des galaxies elles-mêmes.


Contenu

La série de Balmer est caractérisée par la transition électronique de m 3 à m = 2, où m fait référence au nombre quantique radial ou nombre quantique principal de l'électron. Les transitions sont nommées séquentiellement par la lettre grecque : m = 3 à m = 2 est appelé H-α, 4 à 2 est H-β, 5 à 2 est H-γ et 6 à 2 est H-δ. Comme les premières raies spectrales associées à cette série sont situées dans la partie visible du spectre électromagnétique, ces raies sont historiquement appelées "H-alpha", "H-beta", "H-gamma", etc., où H est l'élément hydrogène.

Transition de m 3→2 4→2 5→2 6→2 7→2 8→2 9→2 ∞→2
Nom H-α / Ba-α H-β / Ba-β H-γ / Ba-γ H-δ / Ba-δ H-ε / Ba-ε H-ζ / Ba-ζ H-η / Ba-η Pause Balmer
Longueur d'onde (nm, air) 656.279 [2] 486.135 [2] 434.0472 [2] 410.1734 [2] 397.0075 [2] 388.9064 [2] 383.5397 [2] 364.6
Différence d'énergie (eV) 1.89 2.55 2.86 3.03 3.13 3.19 3.23 3.40
Couleur rouge Aqua Bleu Violet (Ultra-violet) (Ultra-violet) (Ultra-violet) (Ultra-violet)

Bien que les physiciens connaissaient les émissions atomiques avant 1885, il leur manquait un outil pour prédire avec précision où les raies spectrales devraient apparaître. L'équation de Balmer prédit les quatre raies spectrales visibles de l'hydrogène avec une grande précision. L'équation de Balmer a inspiré l'équation de Rydberg en tant que généralisation de celle-ci, ce qui a conduit les physiciens à trouver les séries de Lyman, Paschen et Brackett, qui prédisaient d'autres raies spectrales de l'hydrogène trouvées en dehors du spectre visible.

La raie spectrale rouge H-alpha de la série Balmer de l'hydrogène atomique, qui est la transition de la coquille m = 3 à la coque m = 2, est l'une des couleurs remarquables de l'univers. Il contribue une ligne rouge vif aux spectres de la nébuleuse d'émission ou d'ionisation, comme la nébuleuse d'Orion, qui sont souvent des régions H II trouvées dans les régions de formation d'étoiles. Dans les images en couleurs vraies, ces nébuleuses ont une couleur rose rougeâtre due à la combinaison de lignes Balmer visibles émises par l'hydrogène.

Plus tard, il a été découvert que lorsque les raies de la série Balmer du spectre de l'hydrogène étaient examinées à très haute résolution, il s'agissait de doublets rapprochés. Cette division est appelée structure fine. Il a également été constaté que les électrons excités des coquilles avec m supérieur à 6 pourrait sauter au m = 2 coquille, émettant des nuances d'ultraviolet en le faisant.

Balmer a remarqué qu'une seule longueur d'onde avait une relation avec chaque raie du spectre de l'hydrogène qui se trouvait dans la région de la lumière visible. Cette longueur d'onde était de 364,506 82 nm. Lorsqu'un nombre entier supérieur à 2 a été mis au carré puis divisé par lui-même au carré moins 4, ce nombre multiplié par 364,506 82 nm (voir l'équation ci-dessous) a donné la longueur d'onde d'une autre raie dans le spectre de l'hydrogène. Par cette formule, il a pu montrer que certaines mesures de raies faites à son époque par spectroscopie étaient légèrement inexactes et sa formule prédisait des raies qui ont été trouvées plus tard bien qu'elles n'aient pas encore été observées. Son numéro s'est également avéré être la limite de la série. L'équation de Balmer pouvait être utilisée pour trouver la longueur d'onde des raies d'absorption/émission et était initialement présentée comme suit (à l'exception d'un changement de notation pour donner la constante de Balmer comme B):

λ est la longueur d'onde. B est une constante avec la valeur de 3,645 0682 × 10 −7 m ou 364,506 82 nm . m est égal à 2 m est un entier tel que m > m.

En 1888, le physicien Johannes Rydberg a généralisé l'équation de Balmer pour toutes les transitions de l'hydrogène. L'équation couramment utilisée pour calculer la série de Balmer est un exemple spécifique de la formule de Rydberg et suit comme un simple réarrangement mathématique réciproque de la formule ci-dessus (conventionnellement en utilisant une notation de m pour m comme constante intégrale unique nécessaire):

La série Balmer est particulièrement utile en astronomie car les raies Balmer apparaissent dans de nombreux objets stellaires en raison de l'abondance d'hydrogène dans l'univers, et sont donc couramment observées et relativement fortes par rapport aux raies d'autres éléments.

La classification spectrale des étoiles, qui est principalement une détermination de la température de surface, est basée sur la force relative des raies spectrales, et la série de Balmer en particulier est très importante. D'autres caractéristiques d'une étoile qui peuvent être déterminées par une analyse approfondie de son spectre incluent la gravité de surface (liée à la taille physique) et la composition.

Étant donné que les raies de Balmer sont couramment observées dans les spectres de divers objets, elles sont souvent utilisées pour déterminer les vitesses radiales dues au décalage Doppler des raies de Balmer. Cela a des utilisations importantes dans toute l'astronomie, de la détection d'étoiles binaires, d'exoplanètes, d'objets compacts tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs (par le mouvement de l'hydrogène dans les disques d'accrétion autour d'eux), l'identification de groupes d'objets avec des mouvements et des origines vraisemblablement similaires (groupes en mouvement , amas d'étoiles, amas de galaxies et débris de collisions), déterminer les distances (en fait les décalages vers le rouge) des galaxies ou des quasars, et identifier les objets inconnus par l'analyse de leur spectre.

Les raies de Balmer peuvent apparaître comme des raies d'absorption ou d'émission dans un spectre, selon la nature de l'objet observé. Dans les étoiles, les raies de Balmer sont généralement observées en absorption, et elles sont "les plus fortes" dans les étoiles avec une température de surface d'environ 10 000 kelvins (type spectral A). Dans les spectres de la plupart des galaxies spirales et irrégulières, des noyaux galactiques actifs, des régions H II et des nébuleuses planétaires, les raies de Balmer sont des raies d'émission.

Dans les spectres stellaires, la raie H-epsilon (transition 7→2, 397,007 nm) est souvent mélangée à une autre raie d'absorption causée par le calcium ionisé connue sous le nom de « H » (la désignation originale donnée par Joseph von Fraunhofer). H-epsilon est séparé de 0,16 nm de Ca II H à 396,847 nm et ne peut pas être résolu dans les spectres à basse résolution. La raie H-zêta (transition 8→2) est également mélangée à une raie neutre de l'hélium observée dans les étoiles chaudes.


“Galactic Motherload” –Des éruptions gigantesques de Kilonova ensemencent l'univers avec de l'argent, de l'or et du platine

Le 16 octobre 2017, un groupe international d'astronomes et de physiciens a signalé avec enthousiasme la première détection simultanée d'ondes lumineuses et gravitationnelles provenant de la même source et de la fusion de deux étoiles à neutrons. Maintenant, une équipe qui comprend plusieurs astronomes de l'Université du Maryland a identifié un parent direct de cet événement historique.

L'objet nouvellement décrit, nommé GRB150101B, a été signalé comme un sursaut gamma localisé par l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA en 2015. Observations de suivi par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, le télescope spatial Hubble (HST) et le Discovery Channel Telescope (DCT) suggère que GRB150101B partage des similitudes remarquables avec la fusion d'étoiles à neutrons, nommée GW170817, découverte par le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) et observée par plusieurs télescopes collecteurs de lumière en 2017.

Une nouvelle étude suggère que ces deux objets distincts peuvent, en fait, être directement liés. Les résultats ont été publiés le 16 octobre 2018 dans la revue Nature Communications.

"C'est un grand pas de passer d'un objet détecté à deux", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Eleonora Troja, chercheuse associée au département d'astronomie de l'UMD avec une nomination conjointe au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Notre découverte nous indique que des événements tels que GW170817 et GRB150101B pourraient représenter une toute nouvelle classe d'objets en éruption qui s'allument et s'éteignent" et pourraient en fait être relativement courants.”

Troja et ses collègues soupçonnent que GRB150101B et GW170817 ont été produits par le même type d'événement : une fusion de deux étoiles à neutrons. Ces coalescences catastrophiques ont chacune généré un jet étroit, ou faisceau, de particules de haute énergie. Les jets ont chacun produit un sursaut de rayons gamma (GRB) court et intense, un flash puissant qui ne dure que quelques secondes. GW170817 a également créé des ondulations dans l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles, suggérant que cela pourrait être une caractéristique commune des fusions d'étoiles à neutrons.

La correspondance apparente entre GRB150101B et GW170817 est frappante : les deux ont produit un sursaut de rayons gamma inhabituellement faible et de courte durée et les deux étaient une source de lumière optique bleue brillante et d'émission de rayons X de longue durée. Les galaxies hôtes sont également remarquablement similaires, d'après les observations HST et DCT. Les deux sont des galaxies elliptiques brillantes avec une population d'étoiles de quelques milliards d'années qui ne montrent aucune preuve de formation de nouvelles étoiles.

"Nous avons un cas de sosies cosmiques", a déclaré le co-auteur de l'étude Geoffrey Ryan, chercheur postdoctoral au département d'astronomie de l'UMD et membre du Joint Space-Science Institute. « Ils se ressemblent, agissent de la même manière et proviennent de quartiers similaires. L'explication la plus simple est donc qu'ils appartiennent à la même famille d'objets. »

Dans les cas de GRB150101B et de GW170817, l'explosion a probablement été vue "hors axe", c'est-à-dire avec le jet ne pointant pas directement vers la Terre. Jusqu'à présent, ces événements sont les deux seuls GRB courts hors axe identifiés par les astronomes.

L'émission optique de GRB150101B est en grande partie dans la partie bleue du spectre, fournissant un indice important que cet événement est une autre kilonova, comme on le voit dans GW170817. Une kilonova est un éclair lumineux de lumière radioactive qui produit de grandes quantités d'éléments importants comme l'argent, l'or, le platine et l'uranium.

Bien qu'il existe de nombreux points communs entre GRB150101B et GW170817, il existe deux différences très importantes. L'un est leur emplacement : GW170817 est relativement proche, à environ 130 millions d'années-lumière de la Terre, tandis que GRB150101B se trouve à environ 1,7 milliard d'années-lumière.

La deuxième différence importante est que, contrairement à GW170817, les données d'ondes gravitationnelles n'existent pas pour GRB150101B. Sans cette information, l'équipe ne peut pas calculer les masses des deux objets qui ont fusionné. Il est possible que l'événement résulte de la fusion d'un trou noir et d'une étoile à neutrons, plutôt que de deux étoiles à neutrons.

Ce n'est sûrement qu'une question de temps avant qu'un autre événement comme GW170817 ne fournisse à la fois des données sur les ondes gravitationnelles et des images électromagnétiques. Si la prochaine observation de ce type révèle une fusion entre une étoile à neutrons et un trou noir, ce serait vraiment révolutionnaire, a déclaré le co-auteur de l'étude Alexander Kutyrev, chercheur associé au département d'astronomie de l'UMD avec une nomination conjointe à la NASA. Centre de vol spatial Goddard #8217. “Nos dernières observations nous redonnent espoir que nous assisterons à un tel événement avant trop longtemps.”

Il est possible que quelques fusions comme celles observées dans GW170817 et GRB150101B aient été détectées précédemment, mais n'aient pas été correctement identifiées à l'aide d'observations complémentaires dans différentes longueurs d'onde de la lumière, selon les chercheurs. Sans de telles détections, en particulier, à des longueurs d'onde plus longues telles que les rayons X ou la lumière optique, il est très difficile de déterminer l'emplacement précis des événements qui produisent des sursauts de rayons gamma.

Dans le cas de GRB150101B, les astronomes ont d'abord pensé que l'événement pourrait coïncider avec une source de rayons X détectée par Swift au centre de la galaxie. L'explication la plus probable d'une telle source serait un trou noir supermassif dévorant du gaz et de la poussière. Cependant, des observations de suivi avec Chandra ont placé l'événement plus loin du centre de la galaxie hôte.

Selon les chercheurs, même si LIGO avait été opérationnel début 2015, il n'aurait très probablement pas détecté les ondes gravitationnelles du GRB150101B en raison de la plus grande distance de l'événement par rapport à la Terre. Néanmoins, chaque nouvel événement observé avec LIGO et plusieurs télescopes collecteurs de lumière ajoutera de nouvelles pièces importantes au puzzle.

« Chaque nouvelle observation nous aide à mieux identifier les kilonovae avec des empreintes digitales spectrales : l'argent crée une couleur bleue, tandis que l'or et le platine ajoutent une nuance de rouge, par exemple », a ajouté Troja. "Nous avons pu identifier cette kilonova sans données sur les ondes gravitationnelles, alors peut-être qu'à l'avenir, nous pourrons même le faire sans observer directement un sursaut gamma."

Image en haut de la page : illustration d'un artiste de deux étoiles à neutrons fusionnant. Université de Warwick/Mark Garlick


Pouvons-nous construire Star Trek : Voyager's Displacement Wave ? La science derrière la fiction

Star Trek : Voyager, la première série à passer la majorité de son temps en dehors du quadrant Alpha, a duré 172 épisodes, diffusant son dernier épisode il y a 20 ans cette semaine. Cela a commencé d'une manière familière, une mission Starfleet pour localiser un navire disparu. Mais l'équipage du Voyager rencontre rapidement un phénomène inhabituel.

Une onde de déplacement, se déplaçant à une vitesse incroyable, entre en contact avec le navire, tuant plusieurs membres de l'équipage. Lorsque la poussière retombe, Voyager se retrouve dans le quadrant Delta, ayant voyagé à plus de 70 000 années-lumière de la Terre. Même par randonnée normes, le Voyager allait vraiment, vraiment vite. Mais existe-t-il une contrepartie réelle à ce voyage futuriste plus rapide que la lumière ?

Plus de science derrière la fiction

DÉPLACEMENT

Star Trek ne pouvait pas exister en tant que franchise sans déplacement. Les moteurs de distorsion utilisés sur les vaisseaux de la Fédération dépendent du déplacement de l'espace-temps afin de contourner la relativité et la barrière de la vitesse de la lumière. L'onde de déplacement vue dans le premier épisode de Voyageur pousse ce processus à l'extrême via le Gardien, une entité chargée de la protection du peuple Ocampa. Le gardien, notant sa propre disparition imminente, utilise des réseaux de déplacement pour rassembler diverses espèces de toute la galaxie dans l'espoir de trouver une espèce compatible pour prendre en charge sa tâche.

La nature exacte de la vague n'est jamais clairement expliquée, ce qui est clair, c'est la capacité de la vague à transporter rapidement des embarcations et des équipages sur de vastes distances sans violer la relativité.

La Voie lactée a un diamètre de 100 000 années-lumière et les équipages du Voyager et du navire Maquis parcourent la majeure partie de cette distance en quelques instants. Faire cette distance par une accélération ordinaire nécessiterait des vitesses des dizaines de milliers de fois supérieures à la vitesse de la lumière (C), ou un temps vraiment, vraiment long. Voyager à cette vitesse entraînerait une dilatation du temps incroyable, de sorte que lorsque l'équipage rentrerait finalement chez lui, il retournerait dans un monde entièrement méconnaissable – s'il y avait un monde vers lequel retourner. La seule explication viable est la création d'une bulle d'espace-temps qui a déplacé les vaisseaux sans violer C à l'intérieur d'un espace-temps localisé.

LIMITES RELATIVIQUES DE VITESSE

La première chose à comprendre est que la vitesse de la lumière n'a en fait rien à voir avec la lumière, c'est juste la façon la plus apparente de mesurer la limite de vitesse cosmique. La vitesse de la lumière (186 282 miles par seconde) est plus précisément considérée comme la vitesse de causalité.

Les ondes de gravité, les photons et les gluons se déplacent tous en C. La caractéristique commune qu'ils partagent tous est qu'ils sont sans masse. La limite de vitesse cosmique est la vitesse maximale à laquelle deux particules peuvent communiquer ou interagir entre elles.

Il existe une expérience de pensée commune impliquant un très long bâton qui aide à illustrer ce point. Cela se passe comme suit. Imaginez un bouton à une minute-lumière, capable d'être déclenché de deux manières. Le premier est par interaction avec la lumière, le second est en étant pressé avec un bâton. Imaginez maintenant que vous ayez un bâton d'une minute-lumière appuyé contre le bouton. Vous éclairez le bouton et appuyez sur le manche en même temps. Ce qui se produit?

La réponse intuitive est que le bâton appuierait instantanément sur le bouton, tandis que la lumière mettrait une minute entière pour atteindre sa destination. Mais ce n'est pas ce qui se passerait. Lorsque vous déplacez un bâton dans votre jardin, il semble se déplacer en même temps, mais la force est communiquée et cela se produit à la limite de vitesse cosmique ou plus lentement. Cela semble instantané car les distances impliquées sont très petites, cosmiquement parlant.

Un bâton d'une minute-lumière de diamètre devrait transmettre la force du mouvement sur toute sa longueur avant d'interagir avec le bouton. Le plus rapide cela pourrait se produire est C. En réalité, cela se produirait plus lentement parce que la force se déplace à travers un milieu - le bâton - et non à travers le vide.

La présence ou non de lumière n'a pas d'importance. La limite de vitesse cosmique est la vitesse de causalité et la matière ralentit les choses.

La clé à retenir est que la limite de vitesse maximale dans n'importe quelle zone localisée de l'espace est C. Il n'y a pas moyen d'aller plus vite. Mais cela n'est pas nécessairement vrai entre deux zones non locales de l'espace.

Nous savons tous que l'univers est en expansion et que des objets plus éloignés s'éloignent de nous à un rythme plus rapide. Si vous regardez assez loin, vous trouverez des galaxies qui s'éloignent de nous plus rapidement que la limite de vitesse cosmique. Cela est dû à la nature de l'expansion. Chaque partie de l'univers se développe au même rythme, par conséquent, plus vous regardez loin, plus cette expansion s'additionne. Cela semble contre-intuitif mais c'est vrai. Et, cela nous dit quelque chose de vraiment important sur les taux de déplacement.

La limite de vitesse cosmique ne peut pas être dépassée dans une zone locale de l'espace-temps, mais vous pouvez manipuler l'espace-temps de telle manière que l'espace-temps lui-même dépasse la limite. C'est là que réside la clé d'un voyage potentiel plus rapide que la lumière.

BRISER LA LIMITE

Dépasser la barrière de la vitesse de la lumière est depuis longtemps un incontournable de la science-fiction, mais Star Trek détient l'honneur de son incarnation la plus connue avec l'emblématique Warp Drive. Cela fait de la bonne fiction mais semble aller à l'encontre de la relativité générale.

Entre Miguel Alcubierre, physicien et Star Trek ventilateur. En effet, Alcubierre s'est inspiré de Star Trek en pensant à son modèle hypothétique. Ce qui est devenu connu sous le nom d'entraînement d'Alcubierre décrit un moyen d'encapsuler un engin dans une bulle d'espace-temps localisée tout en manipulant l'espace qui l'entoure.

L'espace devant l'engin serait comprimé tandis que l'espace derrière se dilaterait. L'engin à l'intérieur de la bulle ne dépasse jamais la barrière de la vitesse de la lumière à travers son propre espace-temps local. Au lieu de cela, il voyage en chevauchant une sorte de vague spatio-temporelle. Ce serait comme réduire un trajet de dix milles à un quart de mille et laisser le reste du trajet derrière vous. Du coup, vous pouvez faire le trajet en quelques minutes sans jamais dépasser la limite de vitesse.

L'idée était passionnante en ce qu'elle permet un voyage FTL possible sans violer la relativité. Il n'y a eu que quelques blocages, il faut soit une masse négative, soit un anneau d'énergie négative pour fonctionner. Et, la quantité de matière nécessaire pour créer l'énergie requise dépasse la masse de l'univers observable. C'est un gros problème à avoir.

Les travaux ultérieurs d'autres scientifiques ont affiné l'idée d'Alcubierre de telle sorte que la masse nécessaire soit plus proche de celle du Soleil. Certes, c'est une énorme amélioration par rapport à l'ensemble de l'univers, mais c'est quand même beaucoup. Compte tenu de nos capacités technologiques actuelles, ils pourraient tout aussi bien être la même chose.

Même si nous pouvions réduire la masse requise à un montant gérable, il y a encore un autre obstacle. Une fois à l'intérieur de cette bulle d'espace-temps déformée, il n'y aurait aucun moyen de s'échapper de l'intérieur. Le navire serait effectivement dans une pièce verrouillée sans portes ni fenêtres.

Un entraînement de distorsion, ou onde de déplacement, reste pour l'instant bien dans les limites de la science-fiction. Mais nous avons déjà traversé des horizons apparemment infranchissables, et nous avons encore quelques siècles avant que les Vulcains ne viennent nous chercher. Il nous reste encore du temps.


HFLS3 – une galaxie record

La galaxie HFLS3 vue par Herschel, ainsi que les observations ultérieures. Cliquez pour une version plus grande. Crédit image : ESA/Herschel/HerMES/IRAM/GTC/W.M. Observatoire de Keck

Les astronomes utilisant Herschel ont découvert une galaxie lointaine qui remet en question les théories actuelles de l'évolution des galaxies. Vu lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années, il forme des étoiles à un rythme beaucoup plus rapide que ce qui devrait être possible selon les prédictions existantes.

Cette galaxie particulière, connue uniquement sous le nom de "HFLS3", est si éloignée que la lumière que nous voyons a mis 13 milliards d'années pour arriver sur Terre. Nous le voyons tel qu'il était lorsque l'Univers n'avait que 880 millions d'années, bien avant que les théories actuelles de l'évolution des galaxies ne prédisent qu'une telle galaxie aurait dû exister. Dans l'univers naissant, les galaxies auraient dû former des étoiles à un rythme beaucoup plus lent que celui observé dans HFLS3.

Herschel a étudié le cosmos lointain, trouvant des centaines de milliers de galaxies lointaines. En regardant la lumière submillimétrique, Herschel révèle à quelle vitesse ces galaxies lointaines forment des étoiles, et en déterminant l'âge des galaxies, les astronomes construisent une chronologie cosmique de la formation des étoiles, recherchant quand les premières galaxies massives ont commencé à se produire. étoiles.

"Rechercher les premiers exemples de ces usines d'étoiles massives, c'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin, et les données Herschel sont extrêmement riches", explique Dominik Riechers, de l'Université Cornell, qui a dirigé l'enquête. "Nous espérions trouver une galaxie à des distances aussi vastes, mais nous ne pouvions pas nous attendre à ce qu'elles existent même si tôt dans l'Univers."

La galaxie « HFLS3 » était vue comme un petit point rouge dans les images Herschel, et c'est sa couleur qui a d'abord intrigué l'équipe. "Cette galaxie a attiré notre attention parce qu'elle était brillante, mais très rouge, par rapport à d'autres comme elle", explique Dave Clements, de l'Imperial College de Londres. "Mais si Herschel est doué pour mettre en évidence ces galaxies, nous devons utiliser un autre télescope pour approfondir nos recherches", ajoute-t-il.

La première étape consistait à exclure tout autre effet qui pourrait rendre la galaxie si brillante. À l'aide d'un télescope optique et proche infrarouge, comme le Gran Telescopio Canarias aux îles Canaries et le télescope Keck à Hawaï, la faible lumière d'une galaxie beaucoup plus proche a été observée. Bien qu'il se trouve presque au même endroit dans le ciel, cet imposteur relativement proche n'a pas pu expliquer la luminosité de HFLS3 dans les images Herschel.

Vue d'artiste d'une galaxie starburst. Crédit image : ESA/C.Carreau

Ce sont des observations avec des radiotélescopes et des télescopes à ondes millimétriques, tels que l'interféromètre du Plateau de Bure dans les Alpes françaises, qui ont déterminé que cette minuscule galaxie, seulement environ un vingtième de la taille de notre Voie lactée, est vue à une distance aussi immense. Ces observations supplémentaires ont également montré que HFLS3 est incroyablement riche en carbone, azote et oxygène, formant des composés tels que le monoxyde de carbone, l'eau et l'ammoniac.

"Les étoiles nées dans HFLS3 chauffent la matière environnante dans la galaxie", a expliqué Peter Hurley, de l'Université du Sussex. « Ce matériau contient des molécules de gaz telles que le monoxyde de carbone et l'eau, qui émettent leurs propres signatures uniques lorsqu'elles sont chauffées. En comparant les observations avec des modèles, nous pouvons mieux comprendre les conditions au sein de cet objet extrême. »

Combinées aux observations d'Herschel, ces mesures permettent aux astronomes de déduire que cette minuscule usine d'étoiles produit des étoiles environ deux mille fois plus vite que notre propre Voie lactée, ce qui en fait un type de galaxie connu sous le nom de « starburst ». Des environnements comme celui-ci n'existent pas à l'échelle galactique dans l'Univers aujourd'hui.

"Cette galaxie n'est qu'un exemple spectaculaire, mais elle nous dit que la formation précoce d'étoiles comme celle-ci est possible", explique Jamie Bock, Caltech, et l'un des chefs de file de l'enquête HerMES qui a initialement trouvé cette galaxie.

"Nous avons montré que les données Herschel peuvent trouver ces exemples extrêmes", déclare Seb Oliver, de l'Université du Sussex, et l'autre leader HerMES. "La prochaine étape consiste à passer au crible les données Herschel plus soigneusement et à essayer de déduire à quel point de telles galaxies étaient courantes dans l'Univers primitif", conclut-il.

  • Plein champ vu par Herschel.
  • Zoom sur l'image Herschel de HFLS3
  • Image optique de HFLS3 (GTC)
  • Image proche IR (orange) et millimétrique (bleu) de HFLS3 (vu en mm) et d'une galaxie beaucoup plus proche, qui est mieux vue dans le proche infrarouge (Keck Observatory/IRAM)

« Là où il y a une bonne conjonction, il y a un geek avec un trépied »

La grande conjonction de Jupiter et Saturne le 26 décembre 2020, à Dietisberg. Photographie : Ross Bennie

Cette photo, prise le 26 décembre 2020, à Dietisberg, montre la récente grande conjonction de Jupiter et Saturne. J'ai dû attendre cinq jours après que les planètes se soient rapprochées avant que le ciel soit suffisamment clair pour une photo. Mais là où il y a une bonne conjonction, il y a forcément un geek avec un trépied d'appareil photo. Toujours un peu déprimant lorsque vous trouvez l'endroit parfait et que quelqu'un d'autre est arrivé en premier. C'était au sommet d'une très petite colline, donc je devais soit leur parler, soit aller ailleurs. En tant qu'introverti insociable, j'ai trouvé une troisième option et l'ai sournoisement intégré à la photo.

Je suis plus intéressé par les événements transitoires comme les éclipses, les conjonctions et les comètes. J'ai de très bons souvenirs de me tenir dans une file d'attente de plusieurs heures et glaciale lorsqu'un étudiant dans les années 80, attendant d'apercevoir la comète de Halley à travers un vieux télescope à l'Observatoire royal. Tous ceux qui l'avaient vu sont passés et ont dit que cela ne valait pas la peine de faire la queue, mais nous avions tous déjà attendu si longtemps que nous sommes restés et avons finalement eu un aperçu flou de la comète à travers le télescope. Ils avaient raison, cela ne valait pas la peine d'attendre. Mais la camaraderie dans la file d'attente est ce dont je me souviens maintenant. Ross Bennie, 54 ans, maître de conférences, Wünnewil, Suisse


A quoi ressemble vraiment l'Univers ?

Ask anyone who's looked up at a dark sky on a clear, moonless night, and you'll immediately hear tales about how incomprehensibly vast the Universe is.

But what you're looking at isn't much of the Universe at all. In fact, practically every point of light you see, including the vast swath of stars too dim to individually resolve, comes from within our own Milky Way galaxy. As we know from generations of telescopes, observatories, observations, as well as physicists and astronomers, the Universe goes far beyond that.

Image credit: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, and M. Mechtley (ASU), R. O'Connell (UVa), P. McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Ryan (UC Davis), & H. Yan (tOSU).

There are hundreds of billions of galaxies (at least) out there in our observable Universe, spread out, from our vantage point, over a sphere some 46 billion light-years in radius.

If we were to look at it, as human beings, we'd be limited by the biology of our eyes. Very well adapted for seeing in well-illuminated conditions, we'd do somewhat less well in intergalactic space we'd only be able to see the closest and brightest of all light sources, which would most likely limit us to only a few dozen galaxies if we were plunked down in a random location.

As it is, we're within our own galaxy, and so have thousands upon thousands of foreground stars that we have to ignore when we look deep into the Universe. We also are familiar with using tools like telescopes and/or cameras -- required to see even nearby, bright galaxies like Messier 109, above -- to help enhance our understanding of what's out there.

No wonder so many of us have dreams of voyaging across the Universe, seeing what's out there, of all the galaxies and how they clump and cluster together, of the different forms they take, and of what such an adventure would look like.

Recently, the Cosmic Flows Project has put together a stunning video (narrated in French) that's a 17-minute tour through the local Universe within 300,000,000 light-years. It's a remarkable look at not only our Milky Way, our local group, our nearest supercluster (the Virgo supercluster, of which we're on the outskirts, and which contains about 100,000 galaxies), and the largest superclusters and voids found nearby! When you've got the time, you absolument want to watch the whole thing.

Video credit: Hélène Courtois, Daniel Pomarède, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, and Denis Courtois.

But you might look at this and wonder just how we figure this out. From our vantage point here on Earth -- or even in space from someplace within our Solar System -- there's a lot of information to filter through and figure out. The simplest thing you can do actually gets you very far: remember Hubble's Law, or the fact that not only is the Universe expanding, but the distance a galaxy is from us is directly proportional to its recession speed.

It turns out that redshift is actually a somewhat easy property of a galaxy to measure, so if you know Hubble's law, you can infer how far away that galaxy is.

Bien, kind of. Hubble's Law gives a very good approximation for distances on average, on large scales. But Hubble's law doesn't account for tout of an object's redshift. There's also the very minor issue (that's sarcasm) of all the other matter in the Universe, and the gravitational effects it's had over the past 13.8 billion years.

Matter has this annoying property that it clumps and clusters together, and that's because gravitational attraction causes it to move. Don't get me wrong, this is great for lots of things, but it's not great when you're trying to figure out how distant an object is based on its motion!

It creates distortions along the line-of-sight, known as redshift-space distortions.

As you can see, on the left, these distortions create apparent lines or streaks that point radially towards you. We call these features Fingers of God. These happen because galaxies that are clustered together move more rapidly, both towards and away from the center of the cluster, which spreads them out in redshift.

There's also a less noticeable effect, where clusters move relative to one another and fall into superclusters and filaments these actually have the reverse effect on larger scales, creating flatter features on very large scales. There are some who call this the Kaiser effect (after Nick Kaiser), but I've always called them Pancakes of God.

So, how do we overcome these redshift space distortions? Believe it or not, this is one of the times where simulations have helped us tremendously! Thanks to the way that structure forms over the history of the Universe, from its gravitational evolution, we can figure out exactly how, on all distance scales, clustered objects translate from redshift space, which is easy to measure, into real space, which is the Universe we actually live in.

At this point, we understand clustering in our Universe -- as well as the dark matter and dark energy that it's dependent on -- to make this transformation with incredibly high degrees of confidence. So sure, we start in the same place: we measure the redshift of galaxies and plot them out accordingly.

But then we use all the things we know about mass and matter and gravity to understand how these galaxies have clustered together, and to map out -- to the best of our abilities -- their peculiar velocities, or their velocity with respect to the Hubble flow. By subtracting those peculiar velocities out, we can get estimates for their real-space positions, and hence, for how far away in each direction each galaxy is.

So what would flying through the Universe -- the real space Universe -- actually look like? Not to human eyes, but to our eyes as they'd be if we had pupils the size of giant telescopes? Well enjoy this brilliant video by Miguel Aragon, Mark Subbarao and Alex Szalay of the Sloan Digital Sky Survey that puts it all together!

And this is "only" about 400,000 galaxies in their actual positions, or just 0.0003% of the galaxies in the Universe, au plus.

And that's just a tiny glimpse into what the Universe really looks like!

Plus comme ça

The Cosmic Flows video (which I've seen before) is fascinating, but that SDSS fly-through is stunningly beautiful! I started to get the same feeling I get when I stare at the Hubble Deep Field.

Good blog. I watched videos. Wow. Great stuff. Thanks to all.

The narrator is speaking English, she just has a French accent.

Thank you Ethan, I understand the Cosmic Flows video much better now!

I've read that if you picked a random spot in the Universe, the odds are you wouldn't be able to see a single galaxy or star with the naked eye. (David Deutsch said it, I think.)

" if you picked a random spot in the Universe, the odds are you wouldn’t be able to see. "

well.. if it's truly random then that spot could be in some other galaxy and you would see more or less the same thing you see from earth. If you happen to find yourself in intergalactic space, again depends where. If you're in some galaxy cluster, you would see some galaxies as point sources like stars. If you happen to land in a particularly big intergalactic void, then yes.. all you would see is nothing.

But such a big generalization, that the chances are you won't see anything, is wrong IMO.

"Hubble’s Law, or the fact that not only is the Universe expanding, but the distance a galaxy is from us is directly proportional to its recession speed."

I have a question that may make no sense whatsoever since my astrophysics degree got lost in the mail.

As I understand it: Galaxy A is receding from us at a certain rate. Galaxy B, which is twice as far away as Galaxy A, is receding from us at twice the rate of Galaxy A. Is the space between Galaxy B and Galaxy A expanding at a faster speed than the space between us and Galaxy A? Or does it seem like it's going faster because there's twice as much expanding space between us and Galaxy B, and it just looks faster from our perspective? Or is it all the same thing because of Relativity?

the second one. there is twice as much. and vice versa. to someone in galaxy B we would appear to be moving away faster than galaxy A which is nearer to it. Basically every unit of space is expanding. everything appears to be moving away from everything else.

I've heard that before, too.

It's quite wrong. It's true that the Universe is highly clustered into clumps and filaments, but -- if you removed our entire galaxy -- we'd be able to see a large number of galaxies. Andromeda and Triangulum would be the brightest, and other local group galaxies would be prominent as well, but there would also be many galaxies from beyond the local group, including at least two I can think of (including one of our Messier Mondays) more than 10 million light years distant.

So, there are plenty of locations from where not a single galaxy would be visible, but if you plunked yourself down at a random location, far fewer than 50% of those places would have that property.

So there you have it. The universe looks like--a mammogram!

This is why I believe in a Supreme Being

re #13 is it because you don't understand and do not wish to know your knowledge is limited and work to reduce the limitations. Hence will decide to dump the idea "I have no idea" into "Goddidit" and therefore drop the idea that maybe you could find out about things if you spent a little effort?

This is why I believe in a Supreme Being

What an of thing to say, when nothing here presents evidence for such a being.

And thank you to my tablet for changing 'odd' to 'of'. I should have caught that.

Merci! That's what I was thinking but as I said, my astrophysics degree got lost in the mail. )

Has the science of cosmology and astrophysics become absolutely positively 100% accurate were the theories are concrete undeniable evidence? While Classical Physics and Quantum Mechanics still duke it out? Which to give super detailed reports about measurements would be required. Personally, I think not, and don't buy the hype! Scientists want to pretend they have all the answers. I seriously doubt they understand the question!

It would be more than advisable to get acquainted with the Electromagnetic theory "Electric Universe" for short. It answers more questions than the gravitational model and will ultimately replace Newtonian physics as well as much of Einstein's assumptions on how our universe operates. Just Google "Electric Universe Theory" and be prepared to be amazed.

Re #19: How are classical physics and quantum mechanics "duking it out"? If you mean that our two main theories in physics, general relativity and the standard model are incompatible, then yeah, we know that. However, they are hardly "duking it out". They are both right, just there are domains in which they give different answers.

It's a similar situation as Newtonian physics. Newtonian physics is perfectly right as long as you stay within its domain. We've launched interplanetary probes and made moon landings using only Newtonian physics. It works well within its proscribed domain. Similarly, GR and SM both work well within their domains, which in the case of GR includes just about any cosmological observation.

Obviously, both GR and SM cannot be absolutely complete. However, any new theory to replace them must yield predictions in line with them for observations within their domains. That is, we can explain the observations of cosmology with GR, and even when it's replaced, the new theory must give the same predictions. So yes, we are pretty confident in our cosmological models, at least unless new data becomes available. If so, then we would change the model.

Joe, that crock has been peddled here before.

Just not in the way you'd hoped.

If you think scientists pretend to know all the answers, then you're only listening to pretend scientists.

EU proposes that the sun is powered not by fusion, but by an interstellar DC current. Test this hypothesis. Calculate the minimum current strength required to explain the observed output of the sun, assuming a perfect conversion of input energy to output energy. Then calculate the strength of the induced magnetic field of such a current at 1 AU. Hint: It will be much stronger than the earth's magnetic field.

Then step outside with a compass and prove the theory false.

I've heard of Electric Boogaloo and Electric Avenue, but Electric Universe is new. How large a surge protector is needed?

I'm gonna take you to Electric Avenue.

Cool article and interesting to think about. It might seem bizarre now, but with quantum processors we will eventually accomplish some incredible things, like run computer simulated universes (as modeled above) that are indistinguishable from our own “real” universe, even complete with simulated minds. There is even a new book out that discusses the implications of all this (i.e., “On Computer Simulated Universes”) and introduces concepts such as the 'Computer Simulated Universes Evolutionary Hypothesis'. With many active simulations, there would be a wide range of physical properties differing from universe to universe. Universes with more positive physical traits to support life would produce better environments for more advanced civilizations to evolve to the point where they themselves would create their own computer simulated universes. And this process would continue. So over a long period of time, universes would evolve with the physics more favorable for life. The book argues that universes, over time, might have been naturally selected for particular physical properties, with an end result of creating more and more habitable and longer-lived universes. This line of reasoning explains how the laws of physics might actually evolve relying on a process somewhat similar to human or species evolution.

i love this article because it has a lot of diagrams that show us what the universe is like for real and i especially like the graph aswell i think people should use this article more often because the universe is an interesting thing to know. i i find it interesting because everything on here is what i am looking for


Experience

Track your workout on your wrist

Galaxy Watch Active2 tracks your movements so you can just slip it on and get working out. With swimming added to automatic tracking you now get seven exercises, while manual tracking works for all activities for dozens you can track. Running coach function gives you actionable advice in real time. 5 , 6

  • Marche
  • Running
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  • Swimming

Show some competitive spirit

Exercise is more rewarding when everyone joins in. Discover who can take the most steps in a Group Challenge.
Train with friends or join a public competition to stay motivated and achieve your fitness goals. 7

Healthy living starts with a clear mind

Be sound in body and mind with a watch that cares for both. Use the stress tracker to watch your stress levels when you're feeling tense, and follow the suggested guided breathing exercises to get some peace of mind. 5 , 8 , 9

See how well you sleep

Sleep Score analyzes your time spent in awake, REM, light, and deep sleeping cycles, then tells you the quality of your rest. Improve your score with helpful tips and insights from the National Sleep Foundation right on your wrist. 5 , 9 , 10

A friendly reminder to wash your hands

Stay on top of your personal hygiene with handwashing reminders. Set them up to alert you at regular intervals. The app automatically detects when you're washing your hands and gives you a handy countdown to make sure you do a great job. Just a friendly reminder that helps you keep yourself healthy. 11

Measure blood pressure on the move

Check your blood pressure via the Samsung Health Monitor App without regularly needing a cuff. Before first use simply
calibrate with a cuff, then smart sensors measure your blood pressure through pulse wave analysis as you wear it. Check
it daily to track trends and get reports right on your phone. 12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20

Track your heart's rhythm with ECG

Touch the watch's back button for up to 30 seconds
to have its built-in electrode sensor measure
your heart rhythm.
This ECG on the go tests for
atrial fibrillation (Afib), then displays your reading
at a glance. See results over time from
your
phone, and share the report for even more
insights. 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27

Heart rate tracking for peace of mind

Monitoring your health is at the core of Galaxy Watch Active2 with a full eight photodiodes on the rear side of a new curved design that moulds to your wrist. Health monitoring keeps an eye on your heart rate and sends you an alert when it goes above or below normal levels. 5 , 28

Give your life an assist

Get a jump on life with a smart assistant on your wrist. Control your camera to enrich the shooting experience, view and like on social media, and translate on the go. Newly added On-going Icon displays running apps on the watch face for easy access, and you can even catch incoming calls with Wi-Fi. 29 , 30 , 31 , 32

Stay connected without your phone

Take your contacts, messages and music with you on an LTE-powered life assistant that lets you leave your phone behind. Go on a run with the peace of mind of being connected and not weighed down. Keep your music streaming as you go or download ahead of time for areas with low connectivity.


Verdict

Samsung Galaxy A12 is a decent smartphone. The company has worked on its form factor while providing better cameras and enhanced battery life. Though it is not a perfect budget phone considering its display and gaming performance as its competitor, it is very close. To sum it up, it comes with good cameras, it is perfect for day to day usage and we would recommend Galaxy A12 who want something in the price range of Rs 10,000 – 15,000.

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