vendredi 1 janvier 2016

Nouvelle année, nouvelle stratégie

Dorénavant pour éviter de dissiper mes efforts, les articles seront autant que possible intégrés directement dans le site Luxorion, ce qui a déjà été fait avec beaucoup d'entre eux ou, si le sujet n'est pas suffisamment documenté, il y sera fait référence sur ma page Facebook où il est plus simple et convivial d'insérer des liens directs vers les sources documentaires et d'échanger des avis avec les amis.


Ceci dit, ce blog reste actif mais probablement plus avec la même fréquence que par le passé. Merci à tous pour l'intérêt que vous portez à mes articles.

jeudi 29 octobre 2015

Découverte de galaxies primitives réionisant l'univers

Le 22 octobre 2015 et pour la première fois, une équipe internationale d'astronomes dirigée par Hakim Atek du Laboratoire d'Astrophysique de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a annoncé la découverte grâce au programme "Frontier Fields" du Télescope Spatial Hubble de plus de 250 galaxies naines impliquées dans le processus de réionisation de l'univers.

L'amas de galaxies Abell 2744 également appelé l'amas de Pandore photographié par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer. Le champ couvre 2'x3'. Document NASA/ESA/STScI/Spitzer.
Ces galaxies ont été découvertes dans trois amas de galaxies contenant des lentilles gravitationnelles, Abell 2744 (l'amas de Pandore), MACSJ0416.1-24503 et MACSJ0717.5+3745 et les champs associés présentant de hauts redshifts. A ce jour, c'est MACSJ0717 qui présente les plus grandes lentilles gravitationnelles.
Les galaxies étudiées présentent un décalage Doppler compris entre z~6 et z~8, certaines se situant à plus de 13 milliards d'années-lumière. Leur magnitude apparente varie entre +26 et +29 pour une magnitude absolue comprise entre -17 et -20 (fonction de luminosité UV) et ce qui est 20 fois plus brillant qu'une galaxie normale à cette distance.

L'amas de galaxies MACSJ0416.1-24503. Document NASA/ESA/STScI/Spitzer.
Ces galaxies ont la particularité de s'être formées entre 600 et 900 millions d'années après le Big Bang. L'analyse de leur spectre en ultraviolet a révélé qu'elles étaient impliquées dans le processus de réionisation de l'univers qui s'est déroulé entre 400000 ans et 1 milliard d'années après le Big Bang.
Ce processus est encore très mal connu des astronomes car jusqu'à présent, en raison de la taille réduite des instruments, aucun télescope n'était parvenu à observer des galaxies remontant à cette lointaine époque.
Aujourd'hui, grâce à l'effet amplificateur des lentilles gravitationnelles et au télescope infrarouge Spitzer, les astronomes sont en mesure d'observer des galaxies encore un peu plus éloignées, jusque 13.2 milliards d'années-lumière, présentant un décalage Doppler jusque z~12. Au-delà, il faudra patienter jusqu'en 2018 avec le lancement du télescope JWST de 6.5 m qui permettra d'atteindre z=30 et d'observer en détail des galaxies qui se sont formées entre 400000 et 600000 ans après le Big Bang.

L'amas de galaxies MACSJ0717.5+3745. Cet amas comprend les plus grandes lentilles gravitationnelles découvertes à ce jour. Document NASA/ESA/STScI/Spitzer.
La réionisation de l'hydrogène
Pendant la période qu'on appelle les Âges Sombres qui débuta environ 300000 ans après le Big Bang, l'univers était essentiellement constitué d'hydrogène neutre totalement opaque au rayonnement.
Il a fallut attendre que le rayonnement UV des étoiles "chauffe" l'hydrogène neutre dans des régions de plus en plus vastes jusqu'à ioniser totalement le milieu intergalactique constitué de protons (noyaux d'hydrogène) et d'électrons libres. On estime que ce processus se termina au plus tard environ 1 milliard d'années après le Big Bang.
L'espace devenu transparent a ensuite permis à ce rayonnement dit Lyman alpha de se libérer des nuages d'hydrogène ionisé et de parvenir sur Terre. 
C'est ce rayonnement que les astronomes recherchent dans le spectre des galaxies et des quasars les plus éloignés. Vu l'époque à laquelle il fut émis, il est bien entendu fortement décalé vers le rouge, passant d'une longueur au repos de 121.5 nm à plus de 1160 nm pour z=8.

Les étapes clés de l'évolution de l'Univers.
Document S.G.Djorgovski/Caltech Digital Media Center adapté par l'auteur.
Selon les astrophysiciens, les galaxies massives et lumineuses qu'on observe à plus courte distance ne sont pas suffisantes pour expliquer la réionisation de l'univers. Le bilan doit tenir compte d'autres d'autres sources d'énergie comme le vent stellaire émit par les premières étoiles dites de Population III, hypermassives et très chaudes qui vécurent entre 10 millions et 100 millions d'années, les explosions de ces mêmes étoiles en supernovae et sur les nombreuses galaxies naines primitives, d'où l'intérêt de cette étude et d'utiliser les télescopes les plus puissants.
Cette étude a montré que la fin de la réionisation se situe aux alentours de 700 millions d'années après le Big Bang, correspondant à z=7.5, donc un peu plus tôt que prévu, ce que d'autres études avaient déjà indiqué.
Ces travaux furent publiés dans l'Astrophysical Journal sous le titre "The Faint-end of the UV Luminosity Function at z~6 to z~8: Combined Constraints from the Hubble Frontier Fields Clusters and Parallels" dont voici le draft sur ArXiv et un résumé sur site Hubble Space Telescope.
Notons qu'une étude similaire portant également sur l'amas Abell 2744 (Pandore) fut publiée en 2014 par l'équipe dirigée par Masafumi Ishigaki et comprenant notamment Ryota Kawamata dont les travaux sont cités dans le même article et dont voici le draft sur ArXiv.

mardi 20 octobre 2015

Des traces de vie remontant à 4.1 milliards d'années

Le géochimiste Mark T. Harrison et son équipe de l’UCLA ont annoncé dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences du 14 octobre 2015 avoir découvert des traces de vie âgées de 4.1 milliards d’années.
Sa collègue Elizabeth A. Bell et son équipe ont analysé plus de 10000 grains de zircons extraits d’une roche récoltée à Jack Hills, dans l’ouest de l’Australie, une région déjà connue pour abriter les plus anciens fossiles.
Les chercheurs ont ensuite sélectionné 656 spécimens âgés de plus de 3.8 milliards d'années présentant des inclusions sombres puis analysé 79 spécimens par spectroscopie Raman, une technique qui permet de connaître la structure moléculaire et chimique de microfossiles en trois dimensions grâce à un balayage vertical à travers l’échantillon.

Spectroscopie Raman révélant des traces de graphite dans un échantillon de zircon.
Document M.Harrison et al.
Du graphite, du carbone pur, a été découvert dans une inclusion de zircon. Or, le graphite est la forme stable des molécules carbonées que Steve Mojzsis avait déjà découvert en 1996 à Isua au Groenland et où Vic MacGregor avait trouvé des échantillons biologiques datant de 3.7 milliards d'années.
Dans les nouvelles inclusions, les chercheurs ont trouvé un mélange d’isotopes de carbone C12/C13 rappelant "les restes visqueux d’une vie biotique", a déclaré Harrison.
Ces résidus carbonés contiennent un taux plus important de C12 que de C13, typique des échantillons d’organismes vivants ou fossiles. Selon Harrison le carbone proviendrait d’une colonie de micro-organismes inconnus.
Jusqu’à présent, les plus anciennes traces de vie remontaient à 3.8 milliards d’années (Isua 1996 et Akilia 2007). Cette découverte reculerait l’apparition de la vie de 300 millions d’années, soit vers 4.1 milliards d’années.
Toutefois les indices récoltés ne constituent pas une preuve irréfutable que la vie est apparue à cette époque. En effet, plusieurs études (Mark Van Zuilen 2002, Dominic Papineau 2011) ont déjà montré que du graphite pouvait se former sous l'action de fluides infiltrés postérieurement dans ces roches.
Ceci dit, ajoutée aux autres découvertes similaires, celle-ci renforce l’idée que la biosphère a pu abriter une forme de vie bien plus tôt qu’on le pensait, en fait dès que la surface terrestre s’est solidifiée et les premières étendues liquides sont apparues, c’est-à-dire 440 millions d’années seulement après la formation de la Terre.
Complétée par la découverte de zircons remontant à 4.4 milliards d’années (voir ci-dessous), ces traces carbonées montrent qu’à cette époque la Terre présentait déjà des surfaces solides et abritait vraisemblablement la vie.
Bien que la vie complexe se développe sur des échelles de temps très longues, elle semble facilement émerger dès que les conditions physico-chimiques sont réunies. Cela donne encore plus d’espoir aux exobiologistes de trouver des traces de vie, vivantes ou fossiles, ailleurs que sur Terre et notamment sur Mars sans même imaginer sur les exoplanètes telluriques.
Des zircons âgés de 4.4 milliards d'années
En 2014, le géochimiste John Valley et son équipe de l’Université du Wisconsin à Madison avaient annoncé dans le magazine Nature Geoscience avoir découvert en Australie des fragments de zircons âgés de 4.4 milliards d’années. Ils avaient été découverts dans des roches sédimentaires partiellement métamorphisées datées de 3 milliards d'années.
Ces zircons mesurent moins d’un millimètre de diamètre et représenteraient les plus anciennes roches terrestres découvertes à ce jour.
Leur datation a fait l'objet de controverse car la méthode habituelle de datation à l'uranium-plomb tire profit de la désintégration radioactive pour dater le moment où les éléments ont été piégés. Malheureusement, cette méthode est susceptible de contaminer l'échantillon par le plomb, faussant les calculs. Ainsi, une première analyse par la méthode pb-pb donnait à la roche un âge d'environ 5.5 milliards d'années et donc antérieure à la formation du système solaire (pour rappel, la Terre s'est formée il y a 4.54 milliards d'années).

L'échantillon de zircon daté de 4.4 milliards d'années. Il comprend également de l'oxygène et de la silice (les grandes zones bleues foncées elliptiques correspondent à des inclusions de quartz). Document J.Valley et al.
L'équipe de John Valley a donc eu recours à une nouvelle méthode, la tomographique atomique.
Cette technique consiste à découper l'échantillon en aiguilles de 100 nm puis à les placer dans un champ électrique intense afin d'augmenter le niveau d'énergie des atomes, jusqu'à évaporation des atomes de surface qui sont ensuite collectés, identifiés et localisés. Cela permet de connaître la nature chimique de chaque atome et la position de chacun d'eux dans le matériau analysé. Grâce à cette méthode, ils ont pu déterminer son âge et son histoire.
Grâce à cette technique, les chercheurs ont obtenu pour le coeur du zircon un âge de 4.374 milliards d'années et pour les formations de zircons entourant le coeur, un âge de 3.4 milliards d'années.
Une opportunité pour la vie
Cette roche s'est formée en Australie seulement 100 millions d’années après la formation de la Terre, c'est-à-dire à une époque où l’on pensait que la surface de notre planète était encore brûlante, totalement recouverte de roches en fusion.
Cette découverte renforce l'hypothèse que le refroidissement de la surface de la Terre aurait pu se produire bien plus tôt que prévu et reculer d'autant l'apparition de la vie, à condition de bénéficier de conditions propices et notamment d'eau liquide.

dimanche 18 octobre 2015

KIC 8462852 et les aliens ou le mauvais journalisme

Ces derniers mois, dans le cadre de la recherche des exoplanètes, les astronomes ont pointé le télescope spatial Kepler vers l'étoile KIC 8462852 de type F3 située dans la constellation du Cygne à environ 1480 années-lumière.
Les faits
Utilisant la méthode du transit pour débusquer les éventuelles exoplanètes, les astronomes ont constaté que la courbe lumineuse de cette étoile était "bizarre" selon les termes de l'astronome Jason T. Wright et chutait jusqu'à 22% avec des assombrissements répétés comme on le voit sur les courbes présentées ci-dessous.

Ce que nous dit la science : les courbes de luminosité de l'étoile KIC 8462852 mesurées par l'équipe de Boyajian grâce au télescope Kepler. Document T.Byajian et al.
L'astrophysicienne Tabetha Boyajian et son équipe de l'Université de Yale ont publié cette découverte en octobre 2015, expliquant que la cause la plus probable de ces transits était la présence de fragments exocométaires, des "clumps" comme on en voit quelquefois dans la queue des comètes (cf. cette vidéo sur YouTube), tombant sur l'étoile.
De nombreuses autres hypothèses ont été invoquées pour expliquer ces fluctuations lumineuses : une variabilité intrinsèque par exemple liée à l'émission de matière par l'étoile (étoile de type Be) ou une variabilité extrinsèque liée par exemple à la présence de planétésimaux ou d'astéroïdes. La présence d'un compagnon tout proche (une étoile naine à 1000 U.A) aurait également pu perturber les trajectoires de ces petits corps.

Ces variations lumineuses pourraient s'expliquer par le transit de débris exocométaires ou d'astéroïdes tombant sur l'étoile, deux hypothèses parmi d'autres. Document NASA/JPL.
D'ores et déjà, l'hypothèse du disque de poussière est rejetée car l'étoile est trop vieille ainsi que celle de débris résultant d'une collision, le satellite infrarouge WISE n'ayant rien détecté de tel.
Espérons que les analyses ultérieures réalisées soit depuis l'espace soit au moyen de radiotélescopes en interférométrie (VLBI) permettront de vérifier certaines de ces hypothèses.
L'hypothèse de la mégastructure artificielle
Avant même de connaître ces résulats, dans la foulée le planétologue Jason T. Wright et ses collègues de l'Université d'état de Pennsylvanie ont suggéré d'étudier cette "mégastructure en essaim" dans le cadre de SETI.

Ce à quoi pensent Jason Wright et son équipe de scientifiques en mal de notoriété : la sphère de Dyson ! Document CapnHack.
En effet, en 2005 déjà, l'astronome français Luc Arnold de l'Observatoire de Haute Provence/Aix Marseille Université avait suggéré que le télescope Kepler pourrait détecter des structures artificielles de la taille d'une planète dans la banlieue du Soleil.
Dans cette logique, Wright et son équipe n'ont pas hésité à évoquer une mégastructure artificielle, telle une "sphère de Dyson" qui aurait été construite par une civilisation de Kardashev de Type II (rappelons que l'humanité en est toujours au stade de civilisation de Type 0) !
Immédiatement les implications de cette annonce ont fait le tour de tous les sites d'actualité, des chaînes de TV aux sites Internet de vulgarisation scientifique qui se sont faits écho de cette éventualité et ses sous-entendus concernant l'existence d'aliens...
La plupart des webzines cherchant probablement "à faire le buzz" et s'attirer de nouveaux lecteurs (CNNDiscoveryForbesScience et AvenirSpace.comSlateUniverse Today, ainsi que beaucoup de journaux francophones) ont mis en tête de page cettte hypothèse extraterrestre avant même d'aborder la découverte scientifique, y compris certaines éditions nationales du National Geographic (Pologne et Russie notamment, mais pourquoi cela ne nous étonne même pas ?!). Cela s'appelle du mauvais journalisme.
Document anonyme.
En revanche, le Time et Futura-Sciences parmi d'autres ont traité le sujet plus sérieusement et subtilement tandis que d'autres n'en n'ont même pas encore parlé (La Recherche, Scientific American, etc).
L'Institut SETI ne l'a pas non plus mentionné dans son actualité ni ses annonces de presse, ce qui est très indicatif.
Bien entendu, le physicien et futurologue Michio Kaku, passionné de vie extraterrestre et conseillé scientifique de la chaîne américaine CBS a été interviewé à propos de cette découverte et de ce qu'il pourrait s'agir.
La réponse immédiate de Kaku fut de dire : "nous n'en savons rien". Dans son esprit, pour l'heure toute explication définitive serait pure spéculation. Et de rappeler qu'"une explication remarquable requiert une preuve remarquable". Autrement dit, le débat sur la vie extraterrestre est clos jusqu'à nouvel ordre.
Rapidement interviewé par les journalistes, le 13 octobre 2015 Wright a tout de même remis les pendules à l'heure pour éviter d'être considéré comme un farfelu par ses collègues astronomes (ce qui peut rapidement avoir des effets négatifs sur sa carrière) : "Les extraterrestres devraient toujours être la dernière hypothèse à considérer, mais cela ressemble à quelque chose que l’on pourrait attendre d’une civilisation extraterrestre", a-t-il déclaré au journaliste du The Atlantic.
En fait, il est plus vraisemblable que la réalité soit une nouvelle fois plus "terre-à-terre" et que ces variations lumineuses s'expliquent par un phénomène naturel. C'est aussi l'explication la plus simple.
Après l'aventure de CTA 102 (1964) dont le rayonnement synchrotron fut faussement interprété comme l'émission d'extraterrestres par les astronomes russes et les soi-disant "Petits Hommes Verts" (1967) liés à la découverte des pulsars, les astronomes en ont tiré la leçon, enfin presque tous.
Dernières nouvelles
Fin octobre 2015, l'Institut SETI a orienté les antennes du réseau ATA sur cette étoile et écouté toutes les fréquences entre 1 et 10 GHz mais n'a pour l'instant rien détecté d'origine artificielle.