Une étude, dont les résultats intitulés «The Great Escape: Discovery of a nearby 1700 km/s star ejected from the Milky Way by Sgr A*» ont été acceptés pour publication dans la revue MNRAS et sont disponibles en pdf, a permis, à partir de l'observation de l'étoile immatriculée S5-HVS1, de confirmer la théorie proposée pour rendre compte de l'existence des étoiles hypervéloces qui se déplacent en moyenne 10 fois plus vite que les autres étoiles de la Voie lactée.

Relevons tout d'abord que l'étoile S5-HVS1 ([BGK2006] HV 1) (*) a été découverte lors de la «campagne d'observations dans l'hémisphère austral baptisée Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (en abrégé S5)». Cette étoile hypervéloce dont la vitesse de «6 millions de kilomètres par heure» dépasse la vitesse de libération de la Voie lactée, a été découverte «dans la constellation de la Grue en utilisant l'Anglo-Australian Telescope».

Actuellement, une vingtaine d'étoiles «avec une vitesse de l'ordre de 1.000 km/s sont connues dans la Voie lactée (pour mémoire, les étoiles dans notre Galaxie se déplacent généralement à des vitesses 10 fois plus faibles)». Si «on les observe depuis 2005», leur existence «avait été prédite théoriquement en 1988» par l'astronome Jack G. Hills (**), «réputé pour ses travaux sur la dynamique stellaire», qui avait expliqué «les vitesses atypiques de ces étoiles», observées ultérieurement, en faisant «intervenir des systèmes binaires passés trop près des trous noirs supermassifs au cœur des grandes galaxies».

Alors que, jusqu'à présent, «aucune indication vraiment solide de l'occurrence de ce qui est appelé le mécanisme de Hills n'avait été apporté, bien que des observations plaidaient déjà en ce sens», l'étude ici présentée confirme ce mécanisme. Concrètement, comme «S5-HVS1 passe relativement près du Soleil à l'échelle de la Voie lactée, plus précisément à une distance d'environ 29.000 années-lumière, il a été possible, grâce à des «mesures suffisamment bonnes» effectuées par GAIA, «de reconstituer une trajectoire passée, laquelle mène justement aux abords de Sgr A*, le trou noir supermassif de notre Galaxie».

Au bout du compte, les simulations montrent «qu'il y a environ 4,8 millions d'années, avant l'apparition des Australopithèques, une étoile binaire est passée trop près de notre trou noir galactique» de sorte que les forces de marée ont «séparé les deux étoiles» et que «l'une a été projetée en direction du milieu intergalactique, à une vitesse de l'ordre de 1.800 kilomètres par seconde initialement, milieu qu'elle rejoindra dans un avenir très proche à l'échelle du temps caractéristique d'une galaxie». Il en résulte que, désormais, on a «des raisons supplémentaires de croire que toutes les étoiles hypervéloces de la Voie lactée trouvent bien leur origine dans le mécanisme de Hills».

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(*) [BGK2006] HV 1 (S5-HVS1)

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(**) Jack G. Hills

Une étude, dont les résultats intitulés «Genomes of Subaerial Zygnematophyceae Provide Insights into Land Plant Evolution» ont été publiés dans la revue Cell, a permis de montrer que les plantes terrestres  ont emprunté des gènes aux bactéries pour conquérir la terre ferme.

Relevons tout d'abord que «des plantes aquatiques se sont aventurées sur la terre ferme pour la première fois il y a 450 millions d’années, ce qui a permis le développement de la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui».

Pour réussir cette opération, «l’ancêtre des plantes terrestres a forcément dû innover» en «se dotant par exemple d’une couche de protection contre les radiations solaires et la sécheresse». Il a dû aussi «s’associer avec des champignons pour mieux capter les nutriments de ce sol hostile pour lui».

Par ailleurs, les scientifiques considèrent depuis plusieurs années qu'un groupe d’algues, les Zygnematophyceae (*), est «le plus proche cousin des plantes terrestres». De ce fait, l'analyse comparée des Zygnematophyceae «permet de mieux cerner ce que l’ancêtre des plantes terrestres a dû 'inventer' pour s’adapter à son nouveau milieu» puisque «tout ce que les plantes terrestres possèdent aujourd’hui mais pas les Zygnematophyceae fait probablement partie de ces innovations».

Dans ce but, l'étude ici présentée rapporte le séquençage des deux premiers génomes ce groupe d’algues. Il a ainsi été observé «que de nombreux gènes impliqués dans l’association avec des champignons sont absents des Zygnematophyceae» et, en conséquence, sont apparus «spécifiquement chez l’ancêtre des plantes terrestres actuelles». Surtout, «l’analyse globale du génome a identifié des gènes qui proviendraient de bactéries».

En fin de compte, «ce transfert 'horizontal' de gènes, connus pour leurs rôles majeurs dans le développement des plantes et leurs capacités de réponse au stress, illustre parfaitement comment de nombreux processus d’évolution des génomes permettent l’apparition d’innovations majeures pour la diversification de la vie sur Terre».

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(*) Zygnematophyceae

Une étude, dont les résultats intitulés «Hierarchical Black Hole Mergers in Active Galactic Nuclei» sont publiés dans la revue Physical Review Letters, et disponibles en pdf, propose un nouveau scénario pour expliquer les masses anormalement élevées des trous noirs ayant produit les ondes gravitationnelles détectées par LIGO et Virgo, par rapport aux modèles de formation classique des trous noirs binaires.

Relevons tout d'abord qu'il «existe une énigme persistante depuis la détection de GW150914, la première source ayant produit une onde gravitationnelle directement mise en évidence sur Terre» grâce à LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory): en effet, «l'analyse du signal a montré que l'onde résultait de la collision accompagnée d'une fusion de deux trous noirs formant un système binaire avec, en ce qui concerne les estimations les plus probables des masses des deux trous noirs, respectivement 29 et 36 masses solaires» alors que «les rares trous noirs stellaires détectés ne dépassent pas les 15 masses solaires» et qu'on ne comprend pas très bien comment de tels astres compacts ont pu se former.

Cependant, plusieurs scénarii ont déjà été avancés et l'étude ici présentée en propose, pour sa part, un nouveau qui fait intervenir un processus dit de fusion hiérarchique dans le disque d'accrétion d'un trou noir supermassif au cœur des galaxies, plus précisément lorsque l'on est en présence d'un noyau actif de galaxies.

Concrètement, «dans ce type de noyaux alimentés en gaz très souvent par des filaments de matière froide, des étoiles et trous noirs vont avoir tendance à se concentrer» et dans le disque d'accrétion entourant le trou noir géant central, les forces de frictions découlant du gaz présent «vont tendre à faire sédimenter», les trous noirs de masses stellaires classiques.

Les simulations menées dans le cadre de cette étude ont alors fait apparaître «qu'un anneau situé à environ 300 fois le rayon de l'horizon des événements du trou noir central est le lieu d'une accumulation des trous noirs stellaires où ils se trouvent piégés» de sorte qu'ils «vont avoir tendance à fusionner pour donner par accrétion (un peu comme les planètes se sont formées dans les disques protoplanétaires) des trous noirs avec des masses plus grandes que celles ordinairement obtenues par effondrement gravitationnel d'étoiles géantes dans des systèmes binaires».

En outre, «les simulations prédisent que l'on devrait voir de nombreux trous noirs contenant plus de 50 masses solaires, avec quelques uns pouvant atteindre 80 masses solaires, dans les collisions de trous noirs binaires» et, surtout, que «du fait d'interaction avec le disque d'accrétion des trous noirs supermassifs, les moments cinétiques des trous noirs destinés à fusionner devraient être antiparallèles au moment cinétique orbital des deux astres avant collision».

Néanmoins, pour tester cette hypothèse, il faudra attendre «que LIGO, Virgo et les autres détecteurs d'ondes gravitationnelles, comme Kagra», accumulent «un grand nombre de fusion de trous noirs en déterminant leurs masses et aussi leur moment cinétique».

Une étude, dont les résultats intitulés «Constraining the Mass of the Graviton with the Planetary Ephemeris INPOP» sont publiés dans la revue Physical Review Letters, a permis de poser une nouvelle contrainte sur la masse du graviton en utilisant un modèle très précis des orbites des planètes du Système solaire.

Remarquons tout d'abord que si, «contrairement aux cas des gravitations de Newton et d’Einstein», le champ de gravitation était massif, «il ne posséderait pas une portée infinie, mais serait au contraire dépeint par une portée caractéristique appelée longueur de Compton» (*). Cette valeur caractéristique «peut, par exemple, conduire à une modification de la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles en fonction de leurs fréquences».

De ce fait, «en étudiant le spectre des ondes gravitationnelles provenant de la coalescence de binaire de trous noirs, la collaboration LIGO-Virgo avait déjà pu contraindre la masse du champ gravitationnel à une valeur inférieure à 5.0× 10^-23 eV⁄c² , correspondant à une longueur de Compton supérieure à 2.6× 10¹³mètres».

Pour sa part, l'étude ici présentée s'est focalisée «sur une autre manifestation possible de la masse du champ de gravitation» en analysant tout particulièrement «les modifications au niveau des mouvements orbitaux des planètes du système solaire, qui seraient impactés par la portée finie du champ dans le cadre d’une théorie de gravitation massive».

Concrètement, «l'éphéméride planétaire INPOP (Intégrateur Numérique Planétaire de l’Observatoire de Paris), développée aux observatoires de Paris et de la Côte d’Azur, pour ajuster le modèle planétaire du système solaire aux observations les plus précises actuellement disponibles, en prenant en compte l’éventualité d’une portée finie de la gravitation» a été utilisé.

De la sorte, la longueur de Compton associée à la gravitation a été contrainte «à être supérieure à 1.83× 10¹³ km (soit près de 87 fois la distance Terre-Soleil)» ce qui correspondrait pour le graviton «à une masse inférieur à 6.76× 10^-23 eV⁄c² (c’est-à-dire inférieur à environ 10 ^-55 grammes».

Remarquons cependant que «l'apparente similitude entre les résultats de cette nouvelle étude et celle menée par la collaboration LIGO-Virgo est purement fortuite», car «non-seulement les deux études se penchent sur différents aspects de la phénoménologie gravitationnelle (radiative versus orbitale)», mais elles «utilisent aussi des données de natures entièrement différentes (ondes gravitationnelles versus astrométrie planétaire radio et optique dans le système solaire)». En fait, ces deux types d’étude sont absolument complémentaires pour «éprouver l’existence potentielle d’une masse associée au champ de gravitation».

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(*) Longueur d'onde de Compton

Un article intitulé «Descubren en Tultepec, Estado de México, contexto inédito de cacería y destazamiento de mamuts», publié dans le Bulletin de l'Institut national d’anthropologie et d’histoire (INAH) du Mexique et disponible en pdf, rapporte la découverte à Tultepec, une localité de l’État de Mexico, dans un trou vraisemblablement creusé par des humains il y a environ 15.000 ans, des ossements de 14 mammouths.

Plus précisément, les ossements qui «ont été retrouvés dans deux grandes fosses d’environ 1,5 mètre de profondeur et 25 mètres de long» correspondent à «huit crânes, cinq mâchoires, 100 vertèbres, 179 côtes, 11 omoplates et cinq humérus» sans compter «de nombreux fémurs, tibias et autres petits os».

Les analyses montrent «qu’au moins cinq troupeaux de mammouths vivaient dans cette zone où habitaient aussi des hommes, des bisons et d’autres animaux» et elle apporte «la preuve d’une attaque directe sur les mammifères». D'après l'article, «cette trouvaille pourrait être le premier piège fabriqué par des humains pour capturer les mammifères disparus».

Cette découverte est ainsi «un tournant dans la compréhension des relations entre les bandes de chasseurs-cueilleurs et les mammouths», car «auparavant, il y avait peu de preuves que les chasseurs attaquaient intentionnellement ces gigantesques animaux»: en général, «on pensait qu’ils effrayaient les mammouths pour les bloquer dans des marécages, et attendaient qu’ils meurent».