Astronomie

Pourquoi notre espace interstellaire local n'est-il pas colorisé ?

Pourquoi notre espace interstellaire local n'est-il pas colorisé ?

En regardant les réponses à cette question, les gens semblent assez convaincus que l'œil nu humain devrait être capable de voir la couleur du nuage de gaz/poussière ionisé lorsqu'il se trouve à l'intérieur d'une nébuleuse à émission.

Et nous savons Système solaire est entouré de Nuage de poussière interplanétaire, et éventuellement à l'intérieur d'un Nuage interstellaire. Pourquoi ne voit-on pas un fond spatial colorisé ?

Cela a-t-il à voir avec la densité du nuage de gaz ? ou à quel point ils sont ionisés ? L'appareil photo avec une longue exposition voit-il une couleur de fond que notre œil nu ne peut pas voir ?

(Excusez-moi pour toute terminologie erronée.)


C'est vraiment plus une question de biologie, je pense, donc : le Mark-I Eyeball est beaucoup moins sensible à la couleur qu'à l'intensité. Il y a des bâtonnets et des cônes dans la rétine. Les signaux neuronaux des bâtonnets sont utilisés pour signaler l'intensité uniquement. Il existe différentes courbes de sensibilité spectrale pour différents cônes (généralement trois types chez l'homme), de sorte que les sorties relatives de tous les cônes sont utilisées pour générer des informations de couleur. Cependant, les cônes sont moins sensibles que les bâtonnets, donc pour une lumière faible comme celle qui nous parvient des nébuleuses, seuls les bâtonnets produisent une sortie neuronale.


La sonde interstellaire – explorant l'espace entre les étoiles

Le bord de notre système solaire n'abrite qu'une poignée d'explorateurs robotiques. Pioneer 10 et 11 ont été lancés au début des années 1970, et les deux vaisseaux Voyager ont suivi en 1977. Désormais, New Horizons, le premier vaisseau spatial à visiter la planète naine Pluton, se dirige rapidement vers l'extérieur dans le vide entre les étoiles.

À ces distances, il est pratique de mesurer les distances en termes d'unités astronomiques (UA) la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Neptune, la planète la plus éloignée, orbite à environ 30 UA du Soleil, tandis que la planète naine Pluton se trouve à 40 UA du centre de notre système solaire.

Rejoignez-nous sur Astronomy News avec The Cosmic Companion le 25 mai, lorsque nous discutons avec le Dr Elena Provornikova du Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL), responsable de l'héliophysique pour la sonde interstellaire.

Les astronomes ont tendance à définir le bord du système solaire comme la distance à laquelle les flux de matière du Soleil, appelés vent solaire, cèdent la place au milieu de l'espace interstellaire. Cette héliosphère se trouve à une distance de 120 UA de notre parent stellaire.

Un regard sur les distances dans notre système solaire. Crédit image : JHUAPL

En 2008, Voyager 1 a atteint l'héliosphère, suivi de Voyager 2 en 2012. Les explorateurs robotiques ont reconnu cette frontière lorsqu'ils l'ont franchie, mais des questions subsistent quant à la façon dont notre Soleil interagit avec le milieu interstellaire local. Les instruments à bord de ces engins, construits dans les années 1970 et soumis à l'usure de plus de 40 ans dans l'espace, laissent des lacunes alléchantes dans notre connaissance de la vaste étendue entre les étoiles.

La sonde interstellaire pourrait bientôt rejoindre cette junte lointaine de vaisseaux spatiaux aux confins de notre famille planétaire. Cette mission pourrait être lancée au début des années 2030 et atteindre l'héliosphère environ 15 ans plus tard. En comparaison, le vaisseau spatial Voyager a mis 35 ans pour atteindre ce jalon.

Interstellaire - le vaisseau spatial. Pas le film.

« Nous nous sommes toujours définis par la capacité à surmonter l'impossible. Et nous comptons ces moments. Ces moments où l'on ose viser plus haut, briser les barrières, viser les étoiles, faire connaître l'inconnu. - Cooper, Interstellaire

La sonde interstellaire parcourra 1 000 UA depuis le Soleil, ce qui éclipsera les distances couvertes, jusqu'à présent, par notre quintette d'explorateurs robotiques lointains.

Une fois que la sonde interstellaire aura atteint ces profondeurs désolées, le vaisseau spatial étudiera l'héliosphère, découvrant, espérons-le, les secrets de sa formation.

"La sonde interstellaire ira dans l'espace interstellaire local inconnu, où l'humanité n'a jamais atteint auparavant. Pour la première fois, nous prendrons une photo de notre vaste héliosphère de l'extérieur pour voir à quoi ressemble notre maison du système solaire », a déclaré le Dr Elena Provornikova du Johns Hopkins Applied Physics Lab (APL), responsable de l'héliophysique pour la sonde interstellaire. .




Un regard artistique sur la mission Interstellar Probe, du laboratoire de physique appliquée de l'Université Johns Hopkins. Crédit vidéo : JHUAPL

Plus de 500 contributeurs passent quatre ans à discuter d'idées sur les types d'instruments qui devraient être emportés à bord de ce premier vaisseau pour explorer loin dans les recoins de l'espace interstellaire. Idéalement, la sonde interstellaire transporterait un ensemble d'instruments pour étudier l'héliosphère, un ensemble de caméras optiques, des instruments pour étudier la poussière dans cette région de l'espace et des caméras infrarouges pour cartographier cette demeure poussiéreuse.

Un aperçu de la science qui pourrait être menée à bord de la sonde interstellaire a été présenté le 26 avril, lors de l'Assemblée générale de l'Union européenne des géosciences, par Elena Provornikova et son collègue chercheur de l'APL et physicien des plasmas Pontus C. Brandt.

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Les chercheurs examineront comment le plasma interagit avec les gaz entre les étoiles, en apprenant davantage sur la nature de cette frontière interstellaire. En examinant des atomes énergétiques à charge neutre, il pourrait même être possible de prendre une image de l'héliosphère pour la toute première fois. Cette sphère protège notre système solaire des rayons cosmiques galactiques à haute énergie.

Célébrer l'avenir avec la sonde interstellaire. Crédit image : JHUAPL

La sonde interstellaire pourrait également permettre « d'observer la lumière de fond extragalactique des premiers temps de la formation de notre galaxie – quelque chose qui ne peut pas être vu depuis la Terre », explique Provornikova.

Alors que le Soleil tourne autour de la galaxie une fois tous les 250 millions d'années environ, nous traversons le milieu interstellaire local (LISM), des régions avec des concentrations différentes de gaz (principalement de l'hydrogène). Notre Soleil (et nous avec lui) voyage actuellement à travers le nuage interstellaire local (également connu sous le nom de fluff local). Il y a des raisons de croire que nous sommes peut-être maintenant près d'un bord, prêts à sortir de ce linceul ténu.

« Les propriétés LISM sont parmi les inconnues clés pour comprendre le voisinage galactique du Soleil et comment il façonne notre héliosphère. Interstellar Probe sera la première mission de la NASA à découvrir la nature même du LISM et à faire la lumière sur si le Soleil entrera dans une nouvelle région du LISM dans un avenir proche », rapporte un résumé des présentations de l'EGU.

La sonde interstellaire devrait pouvoir répondre à cette question de notre place dans la galaxie. Cette connaissance pourrait nous aider à mieux comprendre comment l'héliosphère change de taille à mesure qu'elle entre et sort des nuages ​​interstellaires. Ceci, à son tour, pourrait nous fournir une meilleure idée de la façon dont la Terre peut être affectée par les rayons cosmiques galactiques.

« [Cette mission] … représenterait la première étape explicite de l'humanité dans la galaxie et deviendrait peut-être l'étape la plus audacieuse de la NASA dans l'exploration spatiale. Une telle mission a été discutée et étudiée depuis 1960, mais la pierre d'achoppement a souvent été la propulsion. Désormais, cet obstacle a été surmonté grâce à la disponibilité de lanceurs nouveaux et plus gros », décrivent les chercheurs.

L'utilisation de boosters modernes (et l'obtention d'une assistance gravitationnelle de Jupiter) permettra à l'engin d'atteindre des vitesses supérieures à 7,5 UA par an. C'est plus du double de la vitesse à laquelle Voyager 1 s'éloigne de notre système solaire.

« S'appuyant sur l'héritage, l'équipe utilise le vaisseau spatial New Horizons comme conception de base, avec des améliorations incrémentielles si nécessaire. Comme pour les pionniers, les voyageurs et les nouveaux horizons, la source d'alimentation de base est un générateur thermoélectrique à radio-isotope, qui fournit une alimentation fiable sur de longues durées de mission et à de grandes distances du soleil », décrit l'équipe sur la page d'accueil Interstellar Probe.

La sonde interstellaire est conçue pour durer 50 ans. Si ce vaisseau spatial révolutionnaire ressemble en quelque sorte au vaisseau spatial Voyager, cette mission marquera un tournant dans notre compréhension du système solaire dans lequel nous vivons tous.

Image de couverture : La sonde interstellaire pourrait changer notre vision du système solaire. Littéralement. Crédit image : JHUAPL

James Maynard

James Maynard est le fondateur et éditeur de The Cosmic Companion. C'est un natif de la Nouvelle-Angleterre devenu rat du désert à Tucson, où il vit avec sa charmante épouse, Nicole, et Max le chat.


Signature plasma faible mais stable depuis 2017

En dehors de ces événements énergétiques, Voyager 1 a commencé à détecter une signature plasmatique faible, mais stable et persistante en 2017.

Le signal nouvellement découvert, appelé "émission d'ondes plasma", est plus étroit que les cas d'oscillation plasma, avec une fréquence d'environ 3 kHz et une bande passante de 40 Hz.

De plus, le signal a duré près de trois ans, ce qui, selon l'article, "correspond à une distance parcourue par le vaisseau spatial d'environ 10 ua", soit environ 930 millions de miles.

Selon les astronomes, l'émission d'onde de plasma "semble être distincte des [événements d'oscillation de plasma] générés par un choc" en raison de sa faible bande passante, de sa faible amplitude et de sa persistance sur plusieurs années.

Une découverte récente est une chance unique d'étudier la densité de l'espace interstellaire.

"Nous n'avons jamais eu l'occasion d'évaluer [la densité de l'espace interstellaire]", a déclaré Shami Chatterjee, co-auteur et chercheur de Cornell, dans un rapport sur le futurisme. "Maintenant, nous savons que nous n'avons pas besoin d'un événement fortuit lié au soleil pour mesurer le plasma interstellaire."

Bien que Voyager 1 se trouve à 14 milliards de kilomètres, les scientifiques peuvent toujours avoir un aperçu alléchant de ce qu'est l'espace en dehors de notre propre système stellaire.

Découvrez plus d'actualités et d'informations sur Espace sur Science Times.


Un scientifique de Voyager 1 dit que la NASA a besoin de nouvelles sondes interstellaires

Quarante ans après son lancement, le vaisseau spatial Voyager 1 de la NASA est toujours en vie --- se dirige maintenant vers la constellation d'Ophiuchus --- sa caméra est éteinte depuis longtemps. Quatre de ses dix instruments originaux fonctionnent toujours et renvoient des données significatives. Pourtant, plutôt que de se prélasser dans sa gloire continue, l'un des membres de l'équipe scientifique d'origine de Voyager 1 a déclaré qu'il était maintenant temps de monter une poignée de nouvelles missions de ce type.

Ceux-ci seraient conçus pour consolider notre compréhension de l'environnement interstellaire local qui sortirait de notre système solaire dans plusieurs directions différentes et à des vitesses beaucoup plus élevées que Voyager 1.

Concept d'artiste de Voyager en vol.

"Ces missions n'ont pas besoin d'être aussi complexes que Voyager, mais elles doivent avoir une vitesse beaucoup plus élevée afin que nous puissions y arriver plus tôt et atteindre des distances beaucoup plus grandes que Voyager 1", Don Gurnett, le chercheur principal de l'instrument à ondes plasma du vaisseau spatial et un physicien de l'Université de l'Iowa, m'ont dit.

C'est l'instrument à ondes plasma de Gurnett et de ses collègues qui a confirmé que le 25 août 2012, Voyager 1 avait effectivement traversé l'espace interstellaire. Nos observations étaient basées sur des vibrations dans le plasma causées par deux ondes de choc qui se sont propagées dans le milieu interstellaire à partir d'éruptions solaires énergétiques au Soleil, dit-il. (Un plasma est généralement un gaz surchauffé dont les atomes ont été dépouillés de tout ou partie de ses électrons. Pourtant, contrairement au gaz normal, il est également conducteur de l'électricité et soumis aux forces du magnétisme.) Depuis 2012, l'instrument à plasma de Voyager 1 a détecté trois plus de tels événements d'onde de choc solaire.

De telles mesures de plasma à distance ont permis à Gurnett et à ses collègues de sonder directement le milieu interstellaire. Et pour la première fois, ils ont un profil de la densité du plasma allant vers l'extérieur dans le milieu interstellaire à partir de l'héliopause. (L'héliopause est une frontière d'équilibre entre l'influence des particules chargées du vent solaire et les particules, les vents stellaires et les rayons cosmiques du milieu interstellaire.)

Mais c'est la fréquence des vibrations qui a permis à Gurnett et ses collègues de déterminer qu'en août 2012, la densité locale du plasma à cette distance était près d'un facteur cinquante supérieure à la densité du plasma solaire. Ainsi, il était cohérent avec les densités attendues de l'environnement interstellaire local. En fait, l'équipe a déterminé que la densité du plasma dans le milieu interstellaire local est en moyenne d'environ cent mille particules par mètre cube.

Gurnett dit que les résultats les plus excitants de Voyager 1 sont la mesure dans laquelle les ondes de choc des éruptions solaires peuvent se propager si loin du Soleil et provoquer des perturbations majeures dans le milieu interstellaire local.

"Ces ondes de choc remuent continuellement le milieu interstellaire local, provoquant des perturbations notables de l'intensité des rayons cosmiques locaux", a déclaré Gurnett. Il dit que le fait que de telles éruptions peuvent provoquer des perturbations majeures si loin du Soleil et remuer le milieu interstellaire local est le résultat scientifique le plus surprenant de Voyager 1.

Galerie : Des vaisseaux spatiaux commerciaux prêts à emmener les gens dans les étoiles

Voyager 1 reste l'objet fabriqué par l'homme le plus éloigné et quitte le système solaire à un rythme d'environ 325 millions de miles par an. Voyager 1 est maintenant à une distance de près d'un jour-lumière ou de quelque 140 unités astronomiques (UA) ou distances Terre-Soleil.

"Il y a cinquante ans, il y avait des spéculations selon lesquelles le vent solaire sortant du Soleil pourrait être progressivement absorbé au fur et à mesure qu'il se diffuserait dans le milieu interstellaire, sans aucune frontière nette", a déclaré Gurnett. « Maintenant, nous savons que cela forme une frontière distincte et bien définie. »

Mais il dit qu'il faut maintenant de meilleures mesures du plasma de l'héliopause à l'aide de spectromètres de masse. Cela permettrait aux chercheurs de mieux comprendre la forme globale de l'héliopause de notre système solaire.

La NASA rapporte que Voyager 1 devrait conserver sa suite actuelle d'instruments scientifiques jusqu'en 2021. Mais il faudra encore 300 ans pour qu'il atteigne enfin le nuage de comètes d'Oort de notre système solaire. Mais il faudra encore plus de 38 000 ans avant que l'engin ne se rapproche d'une autre étoile.

En 40 272 après JC, la NASA dit que Voyager 1 se trouvera à 1,7 année-lumière de l'étoile AC+79 3888, dans Ursa Minor (la Petite Ourse).

La mission New Horizons de la NASA vers Pluton et au-delà a déjà dépassé toutes les attentes. Mais Gurnett dit que nous avons vraiment besoin de ce qu'il appelle un "saut quantique dans les performances des fusées", pour faire des progrès scientifiques plus rapides dans la compréhension du milieu interstellaire voisin.

"Les mesures de télédétection peuvent fournir des informations, mais [de telles] mesures sont très difficiles à interpréter et nous avons besoin de mesures in situ pour confirmation", a déclaré Gurnett.


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L'image inférentielle de l'astronomie de la galaxie au-delà de la frontière du système solaire a amené tout le monde à s'attendre, avant l'apparition d'Oumuamua, que tout objet interstellaire qui aurait nagé dans notre voisinage serait très probablement des comètes «voyous» d'autres systèmes solaires. Les télescopes ont depuis observé un deuxième messager interstellaire dans notre système solaire, la comète 2I/Borisov. Borisov, du nom de son découvreur de Crimée, a répondu aux attentes traditionnelles au point d'être un peu ennuyeux.

Mais tout dans ‘Oumuamua est bizarre. Sa forme non sphérique est étrange. (Regardez autour de vous : voyez-vous des planètes ou des astéroïdes en forme de crêpe ?) S'il s'agissait d'une comète, les astronomes étaient convaincus qu'ils auraient dû être en mesure de détecter le « dégazage » produit lorsqu'il s'approchait du soleil et devenait plus chaud. C'est ce qui donne leur queue aux comètes ordinaires. Mais ‘Oumuamua n’a montré aucune indication d’activité de dégazage.


Un milliard d'années dans l'espace interstellaire : ce que nous savons aujourd'hui sur 'Oumuamua

Vue d'artiste de 'Oumuamua, le premier objet interstellaire connu à traverser le Soleil. [+] Système.

Il y a des milliards d'années, notre système solaire était un endroit extraordinairement différent de ce que nous connaissons aujourd'hui. La Terre n'avait aucune forme de vie multicellulaire : pas de plantes, pas d'animaux, pas de reproduction sexuée. Saturne n'avait pas encore ses anneaux, car la collision qui a détruit l'une de ses lunes géantes n'avait pas encore eu lieu. Et la ceinture d'astéroïdes était beaucoup plus riche qu'elle ne l'est aujourd'hui, pleine de corps rocheux qui ont depuis longtemps été éjectés gravitationnellement dans l'espace interstellaire.

Chaque système solaire, si nous comprenons comment ils se forment correctement, a une histoire similaire. Les petits corps rocheux - ainsi que ceux dominés par la glace plus loin - seront gravitationnellement par les planètes et les autres objets qui les entourent. Beaucoup de ces objets seront éjectés, voyageant à travers la galaxie jusqu'à ce qu'ils entrent au hasard à proximité d'un autre système solaire extraterrestre. En 2017, pour la première fois, nous avons détecté un objet traversant notre système solaire qui devait provenir de l'extérieur de celui-ci : l'intrus interstellaire 'Oumuamua. Voici ce que nous en savons aujourd'hui.

L'objet maintenant connu sous le nom de 'Oumuamua s'appelait à l'origine C/2017 U1 quand on pensait qu'il s'agissait d'une comète, . [+] puis A/2017 U1 quand on pensait qu'il s'agissait d'un astéroïde. Aujourd'hui, il s'appelle I/2017 U1, car c'est le premier objet interstellaire (I) connu à visiter notre système solaire. Il s'est approché de notre système solaire d'en haut, passant le plus près du Soleil le 9 septembre. Il est maintenant en route vers Uranus, destiné à sortir du système solaire.

Le nom hawaïen ‘Oumuamua est extraordinairement évocateur, se traduisant par « un éclaireur ou un messager du passé lointain ». Lorsque nous avons vu cet objet traverser notre système solaire, il est apparu comme ne ressemblant à rien d'autre. Chaque objet que nous avons jamais trouvé a une orbite par rapport à notre Soleil. Les quatre options sont :

  • circulaire, avec une excentricité de 0,
  • elliptique, avec une excentricité comprise entre 0 et 1,
  • parabolique, avec une excentricité d'exactement 1,
  • ou hyperbolique, avec une excentricité supérieure à 1.

Nous avons trouvé des objets dans les quatre classes, avec les objets hyperboliques correspondant à des comètes qui ont été gravitationnellement de telle sorte qu'elles quittent le système solaire. Ils ont des excentricités très légèrement supérieures à 1, avec des valeurs comme 1.0001 environ.

Mais lorsque nous avons découvert ‘Oumuamua pour la première fois, nous avons reconnu que c’était quelque chose de spécial. Contrairement à tout ce que nous avons jamais trouvé, son excentricité était de 1,2.

La trajectoire nominale de l'astéroïde interstellaire 'Oumuamua, telle que calculée sur la base des observations de . [+] 19 octobre 2017 et après. La trajectoire observée déviée par une accélération qui correspond à une très petite

5 microns par seconde^2 au-dessus de ce qui était prédit, mais c'est suffisamment important pour exiger une explication.

Tony873004 de Wikimedia Commons

Une autre façon de comprendre pourquoi il était si extraordinaire est de regarder sa vitesse à sa sortie du système solaire.

Si vous étiez un objet de la ceinture de Kuiper qui interagissait avec un autre monde massif au-delà de Neptune, ou qui était perturbé par Neptune lui-même, vous pourriez le détacher gravitationnellement de notre système solaire, lui donnant une orbite hyperbolique. Mais sa vitesse maximale, à la sortie du système solaire, serait de l'ordre de

1 km/s. Même constat pour un astéroïde perturbé par Jupiter : il pourrait atteindre des vitesses de quelques (mais moins de 10) km/s en quittant le système solaire, mais pas plus.

Pour ‘Oumuamua ? Lorsqu'il quittera le système solaire, sa vitesse sera de 26 km/s, un nombre incroyablement élevé pour quelque chose originaire de notre voisinage local.

Les planètes du système solaire, ainsi que les astéroïdes de la ceinture d'astéroïdes, orbitent toutes dans presque . [+] le même plan, faisant des orbites elliptiques, presque circulaires. Au-delà de Neptune, les choses deviennent de moins en moins fiables. Mais tout objet ayant des origines du système solaire devrait avoir une vitesse maximale à sa sortie du système solaire qui devrait être bien inférieure à ce que nous avons observé pour 'Oumuamua.

Institut des sciences du télescope spatial, département graphique

Autrement dit, il doit avoir une origine extra-solaire. Cet objet devait provenir de l'espace interstellaire : d'un autre système stellaire qui l'a probablement éjecté il y a un temps inconnaissable. Selon nos meilleurs modèles théoriques, il devrait y avoir plusieurs milliards de ces objets, au moins, pour chaque étoile de notre propre galaxie. Il est extrêmement probable que bon nombre de ces objets traversent notre système solaire chaque année, mais nous ne les avons jamais détectés auparavant.

Une animation montrant le chemin de l'intrus interstellaire maintenant connu sous le nom de 'Oumuamua. La combinaison . [+] de vitesse, d'angle, de trajectoire et de propriétés physiques s'ajoutent à la conclusion que cela vient d'au-delà de notre système solaire.

En traversant le système solaire, il est passé à l'intérieur de l'orbite de Mercure : extrêmement proche du Soleil. Parce que nos télescopes scannent rarement très près du Soleil, nous ne l'avons pas découvert avant qu'il ne soit passé de l'autre côté de l'orbite terrestre, alors qu'il était déjà en train de sortir du système solaire. Nous l'avons trouvé alors qu'il était presque à son point le plus proche de notre monde, à une distance de seulement 23 millions de km : environ 60 fois la distance Terre-Lune.

Il se déplaçait incroyablement vite à l'approche la plus proche, atteignant une vitesse maximale de 88 km/s : environ trois fois plus que la vitesse à laquelle la Terre tourne autour du Soleil. Et pourtant, pour tout cela, nous avons eu une chance incroyable de l'extraire des données. Une fois que nous avons eu ces premières indications de son existence, cependant – obtenues à partir de l'enquête Pan-STARRS – nous avons eu l'occasion de suivre ces observations avec une multitude de grands et puissants télescopes.

L'observatoire Pan-STARRS1 au sommet de Haleakala Maui au coucher du soleil. En scannant tout le ciel visible jusqu'à . [+] faible profondeur mais fréquemment, Pan-STARRS peut trouver automatiquement tout objet en mouvement dans notre système solaire au-dessus d'une luminosité apparente spécifique. La découverte de 'Oumuamua a été faite exactement de cette façon, en suivant son mouvement par rapport à l'arrière-plan des étoiles fixes.

Il était de couleur bien plus rouge que presque tout ce que nous connaissons : le plus semblable aux astéroïdes troyens que nous voyons en orbite autour de Jupiter. Il a une couleur différente des véritables mondes glacés que nous connaissons, y compris les centaures, les comètes et les objets de la ceinture de Kuiper que nous trouvons dans notre propre système solaire. Mais c'était aussi incroyablement ennuyeux dans un certain sens, ne présentant aucune caractéristique moléculaire, d'absorption ou d'émission.

Il faisait sombre, il était rouge, et en combinant ces informations avec les mesures de luminosité et de distance que nous avons prises, les astronomes ont pu déterminer sa taille. Il était plus petit que pratiquement tous les objets que nous connaissons, mesurant à peine 100 mètres. Les observations indiquent qu'il ne devait y avoir pratiquement aucune poussière : au plus, une cuillère à café de poussière de la taille d'un micron (0,000001 mètre) était émise par sa surface. « Oumuamua, quelle que soit son origine, ne ressemblait certainement pas du tout à une comète.

En orbite autour du Soleil, les comètes et les astéroïdes peuvent se briser un peu, avec des débris entre le . [+] des morceaux le long de la trajectoire de l'orbite s'étirent au fil du temps et provoquent les pluies de météores que nous voyons lorsque la Terre traverse ce flux de débris. L'une des grandes énigmes de 'Oumuamua est de savoir pourquoi, lorsqu'il a été photographié par Spitzer (qui a pris l'image montrée ici), aucun débris d'aucune sorte n'a été repéré : il était entièrement ponctuel.

NASA / JPL-Caltech / W. Reach (SSC/Caltech)

Au cours du mois d'octobre 2017, une série de télescopes a observé sa luminosité et son évolution dans le temps. Sur une échelle de temps d'environ 3,6 heures, sa luminosité a varié périodiquement d'un facteur 15 : un nombre inouï pour une comète ou un astéroïde. La seule explication est que ‘Oumuamua doit être un objet rotatif extrêmement allongé. Sans poussière, dégazage ou mécanisme d'obscurcissement de la lumière, il doit simplement y avoir une différence de taille en fonction de son orientation. Quand on voit la direction "longue" de 'Oumuamua, on la voit à son plus brillant quand on voit sa direction "courte", on la voit à son plus faible.

La courbe de lumière de 'Oumuamua, à droite, et la forme et l'orientation inférées et dégringolées du . [+] courbe lui-même.

nagualdesign / Wikimedia Commons

Mais ensuite, les choses sont devenues bizarres. Lorsque nous avons suivi la trajectoire d'Oumuamua, nous avons constaté qu'une orbite normale et parfaitement hyperbolique ne convenait pas tout à fait. Il y avait une accélération supplémentaire, comme si quelque chose la poussait, en plus de l'influence de la gravité. Alors que certains défenseurs éminents ont avancé des explications extraordinairement sauvages comme les extraterrestres, ce n'était pas ce que les données indiquaient.

Nous n'avons pas besoin de recourir à des explications fantastiques lorsque le banal fera l'affaire. Ce n'est pas parce qu'il n'y avait pas de coma – la caractéristique la plus courante des mondes de glace et de roche qui se réchauffent – ​​qu'il ne pouvait pas y avoir de dégazage. À la petite taille et à la grande distance d'Oumuamua, nous pourrions conclure qu'il n'y avait pas de halo de gaz autour d'elle, mais nous ne serions pas en mesure de détecter un seul jet diffus d'éjecta.

La comète 67P/C-G photographiée par Rosetta. « Oumuamua est très différent en termes de forme, de taille et de surface. » [+] composition de cette comète, mais un jet de dégazage similaire à celui-ci, s'il est décentré et désaxé, pourrait expliquer son mouvement par ailleurs anormal.

Comment pourrions-nous rassembler toutes ces informations pour leur donner un sens de manière cohérente ?

C'est possible, mais cela nécessite une combinaison de facteurs que nous n'avons jamais vu auparavant. En particulier:

  • un jet de dégazage, comme nous l'avons vu surgir de l'intérieur de la comète 67P/Churyumov–Gerasimenko,
  • pas de coma, et donc une surface largement dépourvue de glaces volatiles,
  • une origine au-delà du système solaire,
  • et un corps qui ne fait pas que tourner, mais qui dégringole de façon chaotique lorsqu'il se déplace à travers le système solaire.

Cela n'est possible que s'il y a un jet émergeant de ‘Oumuamua, et le jet est décentré et désaxé de cet intrus en rotation et en culbute.

Les astéroïdes contiennent certaines quantités de composés volatils et peuvent souvent développer des queues lorsqu'ils s'approchent de . [+] près du Soleil. Même si ʻOumuamua n'a pas de queue ou de coma, il y a très probablement une explication astrophysique à son comportement qui est liée au dégazage, et n'a absolument rien à voir avec les extraterrestres.

La conclusion incroyable n'est pas seulement que « Oumuamua venait de l'extérieur de notre système solaire, mais que c'était à la fois rare et courant. Pour un objet individuel, comme 'Oumuamua, il ne se rapprochera probablement plus jamais d'un autre système solaire. Ce n'est qu'une fois tous les 100 000 milliards d'années – environ 10 000 fois l'âge actuel de l'Univers – qu'il passera si près d'une étoile. Comme l'a dit le scientifique Gregory Laughlin, "c'était l'époque de la vie d'Oumuamua".

Mais pour notre système solaire, en raison du grand nombre d'objets comme celui-ci volant à travers la galaxie, nous vivons probablement une rencontre rapprochée comme celle-ci environ quelques fois par an. 2017 a marqué la première fois que nous avons vu un tel objet, mais nous en avons probablement reçu des milliards au cours de la vie de notre système solaire. Certains d'entre eux, si la nature était gentille, auraient même pu entrer en collision avec la Terre.

10 25 objets comme celui-ci volant à travers notre galaxie. De temps en temps, nous aurons la chance d'en rencontrer un. Pour la première fois, nous en avons vu un par nous-mêmes.


Le fer interstellaire ne manque pas, il se cache juste à la vue

Les astrophysiciens savent que le fer (symbole chimique : Fe) est l'un des éléments les plus abondants dans l'univers, après les éléments légers tels que l'hydrogène, le carbone et l'oxygène. Le fer se trouve le plus souvent sous forme gazeuse dans les étoiles telles que le Soleil, et sous forme plus condensée dans les planètes telles que la Terre.

Le fer dans les environnements interstellaires devrait également être courant, mais les astrophysiciens ne détectent que de faibles niveaux de type gazeux. Cela implique que le fer manquant existe sous une forme solide ou dans un état moléculaire, mais l'identification de sa cachette est restée insaisissable pendant des décennies.

Une équipe de cosmochimistes de l'Arizona State University, avec le soutien du W.M. Keck Foundation, prétend maintenant que le mystère est plus simple qu'il n'y paraît. Le fer ne manque pas vraiment, disent-ils. Au lieu de cela, il se cache à la vue de tous. Le fer s'est combiné avec des molécules de carbone pour former des chaînes moléculaires appelées pseudocarbynes de fer. Les spectres de ces chaînes sont identiques à ceux des chaînes beaucoup plus courantes de molécules de carbone, connues depuis longtemps pour être abondantes dans l'espace interstellaire.

Les travaux de l'équipe ont été publiés fin juin dans le Journal d'astrophysique.

"Nous proposons une nouvelle classe de molécules susceptibles d'être répandues dans le milieu interstellaire", a déclaré Pilarasetty Tarakeshwar, professeur agrégé de recherche à l'École des sciences moléculaires de l'ASU. Ses co-auteurs, Peter Buseck et Frank Timmes, sont tous deux à l'École d'exploration de la Terre et de l'espace de l'ASU. Buseck, professeur à l'ASU Regents, est également à l'École des sciences moléculaires avec Tarakeshwar.

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L'équipe a examiné comment des amas contenant seulement quelques atomes de fer métallique pourraient se joindre à des chaînes de molécules de carbone pour produire des molécules combinant les deux éléments.

Des preuves récentes obtenues à partir de poussières d'étoiles et de météorites indiquent la présence généralisée d'amas d'atomes de fer dans le cosmos. Dans les températures extrêmement froides de l'espace interstellaire, ces amas de fer agissent comme des particules surgelées, permettant à des chaînes carbonées de différentes longueurs de s'y coller, produisant ainsi des molécules différentes de celles qui peuvent se produire avec la phase gazeuse du fer.

A déclaré Tarakeshwar, "Nous avons calculé à quoi ressembleraient les spectres de ces molécules, et nous avons constaté qu'ils ont des signatures spectroscopiques presque identiques aux molécules à chaîne carbonée sans fer". Il a ajouté qu'à cause de cela, "Astrophysique précédente les observations auraient pu ignorer ces molécules de carbone et de fer.”

Cela signifie, selon les chercheurs, que le fer manquant dans le milieu interstellaire est en fait bien en vue mais se fait passer pour des molécules à chaîne carbonée communes.

Le nouveau travail peut également résoudre une autre énigme de longue date. Les chaînes carbonées de plus de neuf atomes sont instables, explique l'équipe. Pourtant, les observations ont détecté des molécules de carbone plus complexes dans l'espace interstellaire. Comment la nature construit ces molécules de carbone complexes à partir de molécules de carbone plus simples est un mystère depuis de nombreuses années.

Buseck a expliqué : "Les chaînes carbonées plus longues sont stabilisées par l'ajout d'agrégats de fer". Cela ouvre une nouvelle voie pour la construction de molécules plus complexes dans l'espace, telles que les hydrocarbures aromatiques polycycliques, dont le naphtalène est un exemple familier, étant l'ingrédient principal dans les boules à mites.

Dit Timmes, "Notre travail fournit de nouvelles perspectives pour combler le fossé béant entre les molécules contenant neuf atomes de carbone ou moins et les molécules complexes telles que le buckminsterfullerène C60, mieux connu sous le nom de "buckyballs".

Fourni par: Université de l'État d'Arizona

Plus d'information: Pilarisetty Tarakeshwar et al. Sur la structure, les propriétés magnétiques et les spectres infrarouges des pseudocarbynes de fer dans le milieu interstellaire. Le Journal d'Astrophysique(2019). DOI : 10.3847/1538-4357/ab22b7

Image: Des molécules à chaîne carbonée aussi complexes que les buckminsterfullerenes C60 — ‘buckyballs’ — peuvent se former dans l'espace à l'aide d'atomes de fer regroupés, selon de nouveaux travaux des cosmochimistes de l'ASU. Le travail explique également comment ces amas de fer se cachent à l'intérieur de molécules de chaîne carbonée communes.
Crédit: NASA/JPL-Caltech


Base de données internationale des mesures du moniteur de neutrons : développement et applications

20.1 Présentation

Cosmic rays are the particles and the radiation present in the interstellar space originating from natural cosmological processes related to the lifecycle of stellar objects, including the Sun. The basic characteristics of cosmic rays are their composition and energies. Cosmic rays arriving in the interplanetary space are called primary or galactic cosmic rays (GCRs). They include also particles originating from the Sun – solar wind – which have greater intensity and lower energies. The latter are named solar cosmic rays (SCRs). The SCR intensity and energy distribution are related to the primary solar activity variations (solar cycles) and the random activity known as space weather. Because of their greater intensity, the SCRs alter (modulate) the intensity and energy spectrum of the cosmic rays that enter the solar system. When the Sun is active, fewer cosmic rays reach the Earth than during times when the Sun is quiet. As a result, the cosmic rays follows an 11-year cycle like the Sun's activity level but in the opposite direction: higher solar activity corresponds to lower intensity of cosmic rays, and vice versa ( Fig. 20.1 ). Monitoring of this modulation is used for analysis of the interplanetary medium and the solar activity and its effects on the Earth.

Fig. 20.1 . Solar modulation of the cosmic ray intensity based on long-time measurements from the neutron monitor in Dourbes, Belgium (image courtesy of NMDB smoothed sunspot numbers and monthly sunspot numbers are provided by the Solar Influences Data Analysis Center [SIDC], Royal Observatory of Belgium).

On entering the atmosphere, cosmic rays interact with its constituents by a series of cascade reactions, resulting in a large number of secondary particles. Measurements showed that neutrons and protons constitute the largest fraction of the secondary particles at sea level. Thus, to be able to constantly monitor these secondary particles on the ground, a reliable instrument was developed in the 1950s – the so-called neutron monitor ( Simpson, 2000 ). The design of the neutron monitor consists of four main parts ( Fig. 20.2 ): a large proportional counter (tube) filled with boron trifluoride ( 10 BF3), a cylindrical moderator from hydrogen-rich material, a high-atomic number neutron producer made of lead (Pb), and an outer box of hydrogen-rich material – reflector ( Hatton and Carimichael, 1964 ). The protons and the neutrons produced in the atmospheric interactions produce an additional number of neutrons in the lead producer. The neutrons are slowed down (moderated) in the hydrogen-rich cylinder inside the producer in order to increase the detection probability in the detector. The surrounding reflector is used to moderate and reflect neutrons coming from other sources than the cosmic rays ( Stoker, 2009 ).

Fig. 20.2 . Schematic of a three-tube neutron monitor design (3-NM64): moderator tubes (3) housing the proportional detectors (4), producer (2), and reflector (1).

Neutron monitors have been in continuous operation since the late 1950s. It was soon realized that the scientific value of the data will be much greater if there are multiple stations positioned at different geomagnetic locations. The results from several latitude surveys showed the dependence of neutron monitor measurements on geomagnetic latitude. A practical measure to compare measurements made at different locations on Earth is the geomagnetic cutoff rigidity. Several cosmic rays stations were operating neutron monitors with comparable design, which made possible the use of the geomagnetic field to analyze the primary cosmic ray properties ( Simpson et al., 1953 ). Initially, the data from the available stations were collected in various World Data Centers (WDCs). The first network of operating neutron monitors was initiated during the international geophysical year (1957). During these periods data accessibility and dissemination was tedious and slow, which hindered analysis and research.

Why does monitoring the cosmic rays matter? Cosmic rays have a substantial impact on the Earth's atmosphere by the secondary particles they produce when colliding with atmospheric atoms and by the ionization of atmospheric atoms. Fast charged particles are a source of irradiation, as are X-rays, and therefore can be hazardous. While there seems to be little effect on the ground, aircraft and spacecraft crews are less protected by the atmosphere. As a result, long-time exposure of pilots and cabin crew, especially on transpolar routes, increases the possibility of adverse effects of the cosmic radiation. Also, short-time increased radiation during strong solar energetic particle (SEP) events can have adverse effects on passengers and avionics. High-frequency (HF) radio communications in the polar regions are also affected by polar cap absorption events due to SEP events. In addition to the adverse effects of the cosmic radiation on astronauts, there is also a potential risk for damage of spacecraft equipment. As the modern society relies more and more on aircraft/space travel, cosmic radiation effects need to be monitored and investigated.


Why isn't our local interstellar space colorised? - Astronomie

The astrophysics of cosmic rays is a very broad field of research, concerned with questions like where and how cosmic rays are accelerated, how they propagate and interact with the interstellar medium. In recent years a huge number of studies have been devoted to cosmic rays and to questions related to them as new and accurate observational data become available. Many models have been developed and have succeeded in reproducing observational data of many kinds related to cosmic rays using realistic astrophysical parameters however many problems can't be addressed using these models such as inhomogeneities and small scale structure in the interstellar space. With this incentive we developed a new numerical model to describe the cosmic rays interactions and propagation in the galaxy and to handle many limitations of previously developed models. Our model depends on using the time backward Markov Stochastic solution of the general diffusion transport equation developed by Zhang [1999] however we extend the solution to solve a group of diffusion transport equations, each representing a particular element or isotope in the cosmic ray nuclei. The new technique fits the observational data for several elemental and isotopic abundance ratios over a wide energy range. The new method is not only helpful in addressing the effects of the low and high density regions in the interstellar space on the elemental and isotopic ratio but also on the determination of the contribution of individual nuclei and galactic locations to the production of certain cosmic ray nuclei. The Markov Stochastic method was also used to calculate cosmic rays propagation within a halo diffusion model. The energy dependent path-length probability distribution (PLD) is combined with a weighted slab model to determine the production of secondary cosmic ray nuclei. This combination allows the seamless incorporation of the low density Local Bubble surrounding the solar system. While the effect of the Local Bubble on the primary to secondary abundance ratios of stable nuclei is minimal, the effect on unstable short lived isotopes is significant. This study also pointed out that many modulation models describe the modulation level using a single number called the modulation parameter however using the same modulation parameter with different selected models doesn't usually result in the same level modulation. This means that the modulation parameter is a model.


Surprise! IBEX Finds No Bow ‘Shock’ Outside our Solar System

For years, scientists have thought a bow “shock” formed ahead of our solar system’s heliosphere as it moved through interstellar space – similar to the sonic boom made by a jet breaking the sound barrier. But new data from NASA’s Interstellar Boundary Explorer (IBEX) shows that our system and its heliosphere move through space too slowly to form a bow shock, and therefore does not exist. Instead there is a more gentle ‘wave.’

“While bow shocks certainly exist ahead of many other stars, we’re finding that our Sun’s interaction doesn’t reach the critical threshold to form a shock,” said Dr. David McComas, principal investigator of the IBEX mission, “so a wave is a more accurate depiction of what’s happening ahead of our heliosphere — much like the wave made by the bow of a boat as it glides through the water.”

From IBEX data, McComas and his team were able to make refinements in relative speed of our system, as well as finding more information about the local interstellar magnetic field strength. IBEX data have shown that the heliosphere actually moves through the local interstellar cloud at about 52,000 miles per hour, roughly 7,000 miles per hour slower than previously thought. That is slow enough to create more of a bow “wave” than a shock.

Bow shocks exist around other astrospheres, as seen in these images taken by multiple telescopes. New IBEX data show that our heliosphere moves through interstellar space too slowly to produce a bow shock, creating more of a “wake” as it travels through space. Image courtesy of Southwest Research Institute

Another influence is the magnetic pressure in the interstellar medium. IBEX data, as well as earlier Voyager observations, show that the magnetic field is stronger in the interstellar medium requiring even faster speeds to produce a bow shock. Combined, both factors now point to the conclusion that a bow shock is highly unlikely.

This new finding perhaps correlates with earlier investigations by the CLUSTER mission, which found the bow shock was remarkably thin.

The IBEX team combined its data with analytical calculations and modeling and simulations to determine the conditions necessary for creating a bow shock. Two independent global models — one from a group in Huntsville, Ala., and another from Moscow — correlated with the analytical findings.

Their paper was published today in the journal Science.

How does this new finding change our understanding of our heliosphere?

“It’s too early to say exactly what this new data means for our heliosphere,” McComas said. “Decades of research have explored scenarios that included a bow shock. That research now has to be redone using the latest data. Already, we know there are likely implications for how galactic cosmic rays propagate around and enter the solar system, which is relevant for human space travel.”


Voir la vidéo: Mitä jos olisit syntynyt avaruudessa? (Juillet 2021).