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    Une étude, dont les résultats intitulés «Universality of free fall from the orbital motion of a pulsar in a stellar triple system» sont publiés dans la revue Nature, a permis de tester le principe d'équivalence fort (*) grâce à des données portant sur un système triple d'étoiles, situé dans la Voie lactée à environ 4.200 années-lumière du Soleil et contenant deux naines blanches et un pulsar du nom de PSR J0337+1715.

     

    Rappelons tout d'abord que le principe d'équivalence faible remonte à Galilée et Newton: il dit «en gros, que localement, les mouvements de corps assimilables à des particules dans un champ de gravitation sont indépendants de leur structure et de leur masse et donc, en particulier, qu'ils chutent de la même façon, à la même vitesse». On résume souvent ce principe en disant «qu'il y a égalité entre la masse pesante et la masse inerte».

     

    De son côté, Einstein a intégré ce principe à ses travaux sur la relativité restreinte, en avançant l'idée que, localement, l'effet de la gravitation sur les mouvements des corps était indiscernable de celui qu'aurait un référentiel accéléré, sans gravitation, sur ces mouvements rapportés à ce référentiel.

     

    Comme «en raison de l'existence de l'espace-temps, cela impliquait que la gravitation devait être une manifestation de la courbure de celui-ci», en fin de compte, Einstein a été «conduit à une théorie de la gravitation permettant de généraliser sa théorie de la relativité restreinte et impliquant que pour toute expérience de physique avec des phénomènes non gravitationnels, il n'était pas possible de dire localement si l'on était dans un référentiel en chute libre ou immobile mais avec un champ de gravitation». Cette théorie «permettait de formuler les lois de la physique sous une forme mathématiquement invariante que l'on soit ou non dans un référentiel accéléré arbitrairement ou considéré comme au repos».

     

    Au cours des années 1950 et au début des années 1960, le physicien Robert Dicke (**) «a entrepris de développer de nouveaux tests de la relativité générale pour la départager d'alternatives alors proposées» («Toutes ces idées de théories alternatives de la gravité vont d'ailleurs conduire à une classe de nouvelle théorie de la gravitation, dite théorie tenseur-scalaire dans le langage moderne»). Ce sont les réflexions de Dicke qui l'ont amené «à distinguer entre un principe d'équivalence faible et un principe d'équivalence dit fort qui serait violé par des théories alternatives à la théorie d'Einstein de la gravitation».

     

    Alors que dans beaucoup de théories alternatives l'intensité du champ de gravitation, qui varie localement», fait varier la constante de la gravitation ou la valeur des masses des particules, de sorte que «des corps ne tomberaient pas à la même vitesse dans le champ de gravitation d'un autre corps», «le principe d'équivalence fort, qui contient le faible, dit, «que le mouvement de chute ne devrait pas dépendre de l'énergie gravitationnelle propre des corps considérés».

     

    Dans ce contexte, l'étude ici présentée a cherché à tester le principe d'équivalence fort au moyen de données fournies par plusieurs radiotélescopes au cours des dernières années concernant le système triple contenant PSR J0337+1715 (***), qui est «un pulsar, donc une étoile à neutrons avec un fort champ de gravitation».

     

    En conséquence, PSR J0337+1715 possède «une énergie gravitationnelle propre élevée, bien plus élevée que celle de la naine blanche la plus proche» auquel il est lié gravitationnellement «en formant déjà un système double» qui est lui-même «lié à une autre naine blanche, plus vieille et plus lointaine, de sorte que l'on peut considérer que l'on est dans un laboratoire naturel avec deux objets de nature différente en chute libre dans le champ de gravitation d'un troisième objet».

     

    Ce dispositif naturel permet ainsi de faire «la fameuse expérience de la comparaison de la chute d'une plume et d'un marteau sur la Lune faite par l'astronaute David Scott lors de la mission Apollo 15». En effet, comme PSR J0337+1715 est un pulsar, «il se comporte comme une balise radio précise dont l'émission va être affectée par ses mouvements». Il peut donc servir, en mesurant finement sa trajectoire dans le système triple, à vérifier «si le principe d'équivalence forte est valable à un certain degré de précision». Au bout du compte, il apparaît que «c'est bien le cas», c'est à dire que la théorie d'Einstein triomphe face aux théories alternatives testées.

     

     

    Liens externes complémentaires (source Wikipedia)

    (*) Principe d'équivalence

    (**) Robert Dicke

    Lien externe complémentaire (source Simbad)

    (***) PSR J0337+1715

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Hominin occupation of the Chinese Loess Plateau since about 2.1 million years ago» ont été publiés dans la revue Nature, indique que des pierres taillées par des mains humaines, il y a plus de 2 millions d'années en Chine, repoussent les dates de la première sortie d'Afrique pour notre genre de plusieurs centaines de milliers d'années.

     

    Plus précisément, ces petites pierres qui ont «été frappés les uns contre les autres pour en faire des outils tranchants», ont été taillées «il y a plus de deux millions d'années sur le plateau loessique, au centre de la Chine» deviennent «la plus ancienne preuve de présence humaine hors d'Afrique» puisque, jusqu'ici, cette plus ancienne preuve se trouvait à Dmanisi en Géorgie («des outils et d'ossements attribués à Homo erectus») et «datait d'il y a 1,81 million d'années».

     

    Les  «96 pièces qui ont été retrouvées» étaient «reparties sur 17 couches datées entre 2,1 et 1.7 millions d'années». Ces outils sont assez simples et «même s'il faut rester prudent au vu de leur petit nombre, ce sont bien des mains d'hominines (*) qui les ont travaillées». Parmi eux, «six artefacts ont été découverts dans les deux couches les plus anciennes». Bien qu'il s'agisse d'une «datation relative» et qu'une marge d'erreur «de plusieurs centaines de milliers d'années» soit possible, dans tous les cas, ces outils restent «plus anciens que ceux découvertes à Dmanisi».

     

    Ces outils remettent ainsi «totalement en question le modèle migratoire des groupes humains»: alors que «pendant longtemps on a pensé qu'Homo erectus était passé par la Géorgie avant de se rendre en Asie», cette étude suggère qu'il y a «sans doute eu plusieurs sorties et peut-être par plusieurs espèces qui ont pu emprunter des chemins différents». Néanmoins, pour l'instant, il est impossible «de retracer le chemin des premiers hommes» et de dire avec certitude à quelle espèce, ils appartenaient.

    Rappelons ici qu'il y a 2 millions d'années, «Homo sapiens, notre ancêtre direct n'existait pas encore, pas plus que son cousin Néandertal ou leur probable ancêtre Homo ergaster», mais en Afrique, «Homo habilis est présent dès 2,8 millions d'années» et «cohabite avec au moins deux autres espèces d'hominines».

     

     

    Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

    (*) Hominina

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Recovery of “Lost” Infant Memories in Mice» ont été publiés dans la revue Current Biology, fait penser, à partir d'expériences réalisées sur des souris, que les souvenirs de la petite enfance ne seraient pas complètement perdus, mais seulement «plus difficiles à remobiliser».

     

    Comme les hommes qui ne parviennent pas à se souvenir des premiers mois et des premières années de leur vie, les souris perdent «aussi la mémoire de leurs premières expériences de vie». En vue de comprendre pourquoi ces mémoires semblent 'perdues' («Sont-elles mal stockées, effacées ou bien difficiles à remobiliser ?»), l'étude ici présentée a effectué des expériences. sur des souris.

     

    Tout d'abord, les souris ont été placées dans une boîte, «où elles ont reçu un petit choc au pied». Replacées «plus tard» dans les boîtes, il apparaît que «si le test est réalisé avec des souris adultes», elles «se rappellent leur mauvaise expérience initiale et se figent lors de leur seconde venue dans la boîte», tandis que «les très jeunes souris oublient en un jour la peur qu'elles ont eue la première fois et se comportent normalement si on les remet dans la même boîte».

     

    Dans un second temps, l'optogénétique a été employée «pour stimuler des neurones du gyrus denté de l'hippocampe», une région du cerveau qui contient les neurones activés «lorsque les petites souris ont encodé le message de peur» (Rappelons ici que «l'optogénétique est une technique qui permet de stimuler un type cellulaire grâce à un laser, ces cellules ayant été génétiquement modifiées pour être sensibles à la lumière»).

     

    Il a été alors constaté lorsque «les jeunes souris ont été placées dans la boîte et que le laser s'est allumé», que les rongeurs «ont retrouvé la mémoire du choc électrique et se sont figés sur place», ce qui indique que la stimulation des ensembles de neurones impliqués dans l'encodage donne «un petit coup de pouce au système» qui suffit «pour recouvrer les mémoires perdues»: en l'occurrence, les neurones qui codaient le souvenir en question ont pu être activé «15 jours, 30 jours et 90 jours après le choc électrique initial».

     

    Alors qu'une précédente étude réalisée par la même équipe avait conclu que les souvenirs de la petite enfance disparaissent à cause de la neurogenèse produite dans l'hippocampe, par laquelle les nouveaux neurones créés, en s'intégrant dans les circuits de l'hippocampe, «éliminent des connexions existantes et suppriment des souvenirs», cette nouvelle étude «suggère plutôt que les souris adultes conservent des traces de leurs souvenirs précoces» qui «ne seraient pas complètement perdus, mais seulement plus difficiles à remobiliser».

     

     


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    Deux études, dont les résultats intitulés «Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert» (disponibles en pdf) et «Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A» sont publiés dans la revue Science, ont permis d'apporter un début de solution à l’énigme des phénomènes cosmiques les plus puissants du cosmos.

     

    Rappelons tout d'abord que les rayons cosmiques, découverts en 1912, sont des «particules électriquement chargées (protons, électrons, noyaux atomiques) qui proviennent surtout du Soleil. Cependant, les plus énergétiques, «accélérés à une vitesse approchant celle de la lumière» viennent d’autres galaxies que la nôtre. Comme «ces astroparticules ne sont pas 'traçables', car, du fait de leur charge électrique, «leur course est déviée par les champs magnétiques qu’elles rencontrent», leur source est inconnue.

     

    Une méthode indirecte peut néanmoins permettre «d’identifier l’origine de ces rayons cosmiques de très haute énergie», car un autre type de particules leur sont associées: les neutrinos. En effet, «dans les régions où les rayons cosmiques sont accélérés», il y a beaucoup de photons et de matière, qui «vont interagir avec la matière et le rayonnement ambiants». Ainsi, des neutrinos de haute énergie, sont créés «qui sont des sous-produits de ces rayons cosmiques». Leur avantage est qu'ils sont dénués de charge électrique et donc «indifférents aux champs magnétiques». En conséquence, ils «traversent le cosmos en ligne droite».

     

    C'est la détection de l'un d'entre eux le 22 septembre 2017, au pôle Sud par l’instrument IceCube (*) qui apporte un début de solution à l'énigme énoncée plus haut. IceCube, «le plus grand chasseur de neutrinos du monde», est installé entre 1450 et 2450 mètres sous la surface. Le dispositif correspond «à un kilomètre cube de glace au sein duquel ont été placés quelque 5000 capteurs».

     

    Ces dimensions se justifient parce que les neutrinos sont des particules qui «interagissent très peu avec la matière (des centaines de milliards d’entre eux traversent votre corps à chaque seconde sans que cela vous empêche de dormir), il faut un énorme détecteur pour en prendre un au piège de temps en temps».

     

    Ainsi, grâce au système de détection d’IceCube, il est apparu que le neutrino de haute énergie, qui a interagi avec la glace et déposé sa trace, provenait «d'un petit coin de la constellation d’Orion». Une alerte, envoyée «quarante-trois secondes après la détection», a «déclenché une séquence automatique d’observations, dans les domaines des ultraviolets et des rayons X, par les télescopes spatiaux Swift et NuSTAR de la NASA, ainsi que par treize observatoires tout autour du monde».

     

    Cette collaboration a rapidement conduit à identifier dans la zone un 'suspect': le 'blazar' en phase active TXS 0506 + 056» (**) [Un blazar, «contraction de 'blazing quasar' ('quasar flamboyant' en français)», est «une galaxie dont le cœur est occupé par un trou noir gargantuesque» autour duquel «gravite un disque de matière surchauffée qui, petit à petit, est avalée par le trou noir»].

     

    Deux jets de particules chargées s’échappent de ce blazar à «une vitesse proche de celle de la lumière» et s'il semble si flamboyant vu de la Terre, «c’est parce que nous nous trouvons précisément dans l’axe d’un de ces cônes».

     

    Pour tenter de démontrer que TXS 0506 + 056 était bien «le parent du neutrino observé», une première analyse statistique complexe a été menée qui a abouti à donner une probabilité «d’une chance sur mille» qu’il s’agisse d’une simple coïncidence. Néanmoins, cette valeur «laisse un degré d’incertitude peu tolérable pour des physiciens».

     

    Pour la réduire, l'équipe d’IceCube s’est «replongée dans ses archives et a déniché une douzaine d’autres neutrinos provenant de la direction de TXS 0506 + 056», ce qui a fait tomber cette probabilité «à une chance sur cinq mille». Cependant, ce rapport «ne répond pas encore aux standards très rigoureux de l’astrophysique».

     

    En tout cas, cette identification vraisemblable d’une source de rayons cosmiques constitue un pas de plus vers un nouvel âge de l'astrophysique, «celui de l’astronomie 'multimessagers'».

     

    Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

    (*) IceCube

    Lien externe complémentaire (source Simbad)

    (**) TXS 0506 + 056 (QSO B0506+056)

     

     

     


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    Une étude, dont les résultats intitulés «Forgotten Mediterranean calving grounds of grey and North Atlantic right whales: evidence from Roman archaeological records» ont été publiés dans la revue Proceedings of the Royal Society B, a permis, grâce à des fouilles dans la région du détroit de Gibraltar, de démontrer la présence à l'époque romaine de baleines côtières dans ce détroit.

     

    Indiquons tout d'abord qu'au premier siècle de notre ère, «le naturaliste romain Pline l’Ancien décrivait des combats entre baleines et orques près des côtes espagnoles». Cependant, jusqu’ici, aucun écologue n’avait trouvé de «trace de présence de baleines côtières dans le détroit de Gibraltar, qui auraient pu confirmer les dires de Pline l’Ancien».

     

    Ce n'est plus le cas aujourd'hui, car, comme pendant la période romaine «la région était au centre d’une industrie florissante de transformation du poisson», des fouilles ont permis de retrouver des os de baleine sur ces sites «utilisés par les romains pour la découpe du poisson».

     

    Néanmoins, «ces os étant réduits à l’état de fragments, il était impossible de déduire à quelle espèce ils appartiennent en observant simplement leur forme». Finalement, ce sont des analyses génétiques «de fragments d’ADN retrouvés dans ces os» qui ont mené à l'identification de «deux espèces de baleines côtières présentes à l’époque dans la région: les baleines grises et les baleines franches», ce qui est «cohérent avec le fait que ces deux espèces de baleines migratrices viennent frayer dans des eaux plus chaudes durant la période de mise bas».

     

    La question se pose alors de savoir pourquoi les baleines ont disparu dans cette région. Comme les os ont été retrouvés sur des sites liés à la pêche, «on peut légitimement penser que les romains chassaient la baleine et qu’ils ont contribué à l’extinction de ces espèces en Méditerranée», mais la présence d’os ne suffit pas à prouver «que les romains traquaient les baleines dans les eaux du détroit de Gibraltar».

     

    En effet, ces restes pourraient «simplement provenir de baleines échouées sur les côtes» car «aucune trace de blessures caractéristiques de la chasse n’a pu être identifiée» du fait que les archéologues n’ont retrouvé que des fragments d’os, ce qui est normal puisque «l’animal étant pour le moins imposant, il était sans doute dépecé directement sur la plage, d’où l’absence d’os entiers sur les sites de fouille».

     

     


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