Une étude, dont les résultats intitulés «Morpho-kinematics of z ~ 1 galaxies probe the hierarchical scenario» sont publiés dans la revue MNRAS, a permis de renforcer le modèle hiérarchique de formation des galaxies géantes qui stipule que les disques géants se forment par coalescence avec des galaxies plus petites et riches en gaz.

Rappelons tout d'abord que «la plupart des galaxies sont constituées d'un large disque» et que les galaxies spirales, comme la Voie lactée, «représentent environ deux tiers des galaxies de l’Univers actuel». Cependant, la question de la formation de ces disques reste débattue et deux scénari s'affrontent: l'un suppose que les galaxies ont «grandi par accrétion de gaz provenant de leur périphérie», tandis que l'autre, «connu sous le nom de 'modèle hiérarchique' de formation des galaxies», dit que les grandes galaxies se sont formées par coalescence de petites galaxies.

Pour sa part, l'étude ici présentée «apporte de nouveaux éléments décisifs sur le mode de formation des disques galactiques» à partir de l'analyse «d’une centaine de galaxies lointaines ayant émis leur lumière il y a 8 milliards d'années», analyse faite «en mobilisant plusieurs techniques instrumentales, ce qui n’avait jamais été réalisé auparavant».

Plus précisément, des observations, effectuées grâce au «spectrographe KMOS à mode multi-intégral de champ, nouvellement installé au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO», ont, en premier lieu, «permis d’étudier ces galaxies distantes et d’analyser leur mouvement interne». Il est ainsi apparu «qu’il y a 8 milliards d’années, un grand nombre de galaxies étaient animées d’un mouvement de rotation».

Cette première observation pouvait «plaider en faveur d’un scénario de formation par accrétion de gaz», cependant, «il n’était pas possible d’établir sans ambiguïté l’origine du mouvement de ces galaxies distantes», car la résolution spatiale de KMOS n’était pas suffisante. Une ré-analyse de ces observations cinématiques a donc été entreprise «en les combinant à l’imagerie profonde délivrée par le télescope spatial Hubble». Il a alors été constaté que la cinématique de ces galaxies était «bien plus perturbée que ce que l’on pensait auparavant».

D'autre part, «la première recherche systématique de compagnons physiquement liés à ces galaxies distantes, grâce au relevé spectroscopique proche infrarouge de Hubble coordonné par l’université de Yale», effectuée en parallèle, a montré que «près de deux tiers des galaxies distantes sont en voie de fusion». C'est un élément décisif, car «l'interaction avec un compagnon massif explique les structures singulières observées sur les images du télescope spatial Hubble, telles que des queues de marée et des ponts de matière».

Du fait que «ces galaxies distantes sont les ancêtres des galaxies spirales actuelles, les observations attestent que les galaxies spirales ont reformé un nouveau disque après une fusion». En conséquence, cette étude fournit une «nouvelle preuve essentielle en faveur du scénario hiérarchique de formation des galaxies, qui suppose que les petites galaxies fusionnent pour en former de plus grandes».

Une étude, dont les résultats intitulés «Impacts of mesoscale activity on the water masses and circulation in the Coral Sea» ont été publiés dans la revue Journal of Geophysical Research: Oceans et sont consultables en pdf, a permis, pour la première fois, d'établir, grâce aux tourbillons de moyenne échelle, un lien entre les deux puissants courants qui entrent en mer de Corail et qui étaient jusqu’alors supposés dissociés.

Rappelons tout d'abord que «la mer de Corail, située dans le Pacifique Sud-Ouest entre l’Australie et la Nouvelle-Calédonie, est une zone d’échange privilégiée entre les courants zonaux équatoriaux et les courants de bord ouest, que ce soit vers l’équateur ou vers le pôle» qui sont «le Jet Nord Vanuatais (JNV) qui circule d’est en ouest aux alentours de 12°S et le Jet Nord Calédonien (JNC) de même direction que le JNV mais vers 18°S» et «alimentent notamment le Courant Est Australien, évoqué dans le film Némo».

Jusqu'ici, ces deux courants qui «transportent des eaux de caractéristiques bien différentes (température, salinité, concentration en oxygène dissous...)», n'ont «jamais été identifiés comme interagissant l’un avec l’autre».

Par ailleurs, «la formation de tourbillons océaniques peut être due à l’interaction et la déstabilisation des grands courants océaniques, ou à la rencontre d’un courant avec une île». La durée de ces tourbillons «dits de 'moyenne échelle' (d’un diamètre de l’ordre d’une centaine de kilomètres)», qui «peuvent parcourir des centaines de kilomètres en suivant les courants moyens, avant de se dissiper», ont «des durées de vie variables (de quelques jours à quelques mois)».

Ces structures dynamiques, en raison de leur rotation, «agissent comme des 'cylindres poreux' qui piègent des masses d’eau en leur cœur et les transportent au gré de leurs voyages». Au bord du tourbillon, les eaux piégées «peuvent se mélanger avec les eaux environnantes le long du parcours du tourbillon (d’où l’aspect 'poreux' du cylindre)», alors que «les eaux du cœur conservent, elles, la signature de la masse d’eau piégée lors de la formation du tourbillon».

Comme la mer de Corail est «une zone pertinente pour étudier les tourbillons océaniques de moyenne échelle» du fait de la présence de nombreuses petites îles qui «induit la formation de nombreux tourbillons qui se propagent dans l’ensemble d’est en ouest jusqu’à se dissiper aux abords des côtes australiennes», l'étude ici présentée a analysé «les détails de la circulation de plusieurs tourbillons de moyenne échelle» dans cette zone.

Elle vient ainsi d'identifier «des déplacements méridiens de ces tourbillons entre le JNV et le JNC»: en effet, l'analyse des eaux piégées par l’un de ces tourbillons qui «ont été échantillonnées lors d’une campagne océanographique en septembre 2012 (la campagne Bifurcation1 dans le cadre du projet international SPICE http://www.clivar.org/clivar-panels/pacific/spice)» a fait apparaître «que les eaux piégées dans le cœur du tourbillon présentent des caractéristiques différentes des eaux environnantes».

Plus précisément, les données «des profileurs dérivant du programme Argo» indiquent «que les eaux piégées par le tourbillon portent la signature d’eaux typiques du JNV alors que les eaux environnantes sont caractéristiques du JNC» et le calcul de la trajectoire du tourbillon effectué «à l’aide de données satellite du niveau de la mer» montre «que ce tourbillon s’est formé dans la zone de circulation du JNV et a ensuite transporté ses eaux vers le sud de la mer de Corail où circulent les eaux du JNC aux caractéristiques différentes».

De plus, l'analyse lagrangienne des résultats d'une simulation numérique «pour étudier les trajectoires de particules circulant en mer de Corail pendant deux ans» confirme que «certaines particules piégées dans des tourbillons connectent de la même façon les deux courants marins»: en particulier, «les tourbillons anticycloniques (tournant dans le sens antihoraire dans l’hémisphère sud) contribuent de 70 à 90% de cette connexion».

Cette étude, qui «montre l’importance des tourbillons de moyenne échelle dans la circulation et les échanges de masses d’eau à grande échelle dans l’océan», conduit à «reconsidérer la circulation générale en mer de Corail en identifiant un nouveau trajet des masses d’eau par un transport méridien réalisé par les tourbillons».

Soulignons enfin que, d'un point de vue biologique, ce transport de masses d’eau par les tourbillons «peut favoriser le développement du phytoplancton en apportant des éléments nutritifs limitant leur croissance dans des régions oligotrophes (pauvres en nutriments) telles que le Pacifique Sud-Ouest».

Une étude, dont les résultats intitulés «Variability in the atmosphere of the hot giant planet HAT-P-7 b» sont publiés dans la revue Nature Astronomy, laisse penser que l'atmosphère de l'exoplanète immatriculée HAT-P-7b est parcourue par des vents contenant des grains de corindon, un minéral composé d'alumine anhydre cristallisé, de formule Al₂O₃, qui «peut prendre plusieurs formes parmi lesquelles le rubis (quand il contient de l'oxyde de chrome) et le saphir (avec des traces de titane et de fer quand il est bleu)».

Rappelons tout d'abord que HAT-P-7b, aujourd'hui «aussi connue sous le nom de Kepler 2b», est une géante gazeuse qui a été «découverte en 2008 grâce au Hungarian Automated Telescope Network» par la méthode du transit, «c'est-à-dire par l'étude de la baisse de luminosité de l'étoile lorsqu'une planète l'éclipse partiellement».

Située «à 1.044 années-lumière du Soleil dans la direction de la constellation du Cygne» et «plus grande que Jupiter d'environ 37 %», cette exoplanète, qui «tourne autour de son étoile hôte, HAT-P-7, en guère plus de deux jours», est un Jupiter chaud dont l'atmosphère est à «une température moyenne estimée à près de 2.700 kelvins».

Pour sa part, l'étude ici présentée est parvenue à distinguer, grâce aux propriétés réfléchissantes du corindon, «des modifications dans la circulation des vents» sur l'exoplanète HAT-P-7b, déduites de l'analyse «des changements dans la courbe de l'intensité de la lumière réfléchie par l'exoplanète», provenant des données du télescope spatial Kepler. HAT-P-7b serait ainsi «la première géante gazeuse en dehors du Système solaire» sur laquelle on pourrait détecter une météorologie changeante».

En particulier, ces changements indiqueraient «l'occurrence de tempêtes catastrophiques dans l'atmosphère du Jupiter chaud», car «un point brillant sur l'astre changeait de position avec le temps»: il s'agirait «d'un jet équatorial avec des vitesses hautement variables, poussant des nuages chargés en corindon».

Plus précisément, «ces nuages devraient se former sur la face nocturne de l'exoplanète et se dissiper sur la face diurne à cause des hautes températures faisant s'évaporer ce minéral», HAT-P-7b etant «en rotation synchrone, ce qui veut dire qu'elle présente toujours la même face à son étoile».

Une étude, dont les résultats intitulés «The superluminous transient ASASSN-15lh as a tidal disruption event from a Kerr black hole» ont été publiés dans la revue Nature Astronomy et sont disponibles en pdf, laisse penser que la source de lumière ponctuelle et extraordinairement intense, baptisée ASASSN-15lh, détectée au sein d’une lointaine galaxie, résulte de la dislocation d’une étoile passant à trop grande proximité d’un trou noir en rotation rapide.

Rappelons tout d'abord que c'est en 2015 que «le sondage automatisé du ciel en quête de supernovae (ASAS-SN)» a détecté l'événement ASASSN-15lh, qui fut «assimilé à la plus brillante des supernovae jamais observées, et catalogué parmi les supernovae superlumineuses – ou explosions de vieilles étoiles extrêmement massives» (SLSNe) aussi appelées hypernovae: en effet, «cet événement était deux fois plus brillant que la précédente détentrice du record, son pic de luminosité s’avérant 20 fois supérieur à la quantité de lumière émise par la Voie Lactée dans son intégralité».

Pour sa part, l'étude ici présentée propose «un nouveau scénario explicatif de cet événement extraordinaire» à partir «de nouvelles observations de cette galaxie distante de quelque 4 milliards d’années lumière de la Terre, au sein de laquelle cette explosion s’est produite», des observations qui ont été effectuées «au cours des 10 mois succédant à l’événement» au moyen «de divers télescopes – opérant depuis le sol pour certains, depuis l’espace pour d’autres».

On peut citer parmi ces instruments: le Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA, le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire de Paranal de l’ESO et le New Technology Telescope (NTT) installé à l’Observatoire de La Silla de l’ESO (les observations avec le NTT ont été menées dans le cadre du Sondage Spectroscopique Public des Objets Transitoires de l’ESO (PESSTO)»).

Il est ainsi apparu «que la probabilité qu’il s’agisse d’une supernova extrêmement brillante est très faible» et qu'il est plus vraisemblable de supposer que cet événement «résulte de la dislocation d’une étoile de faible masse par un trou noir supermassif en rotation rapide»: plus précisément, «l’attraction gravitationnelle d’une intensité extrême qu’exerce un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie hôte a provoqué la dislocation de l’étoile de type Soleil qui s’en est trop approchée – un phénomène baptisé perturbation de marée qui, à ce jour, n’a fait l’objet que d’une dizaine d’observations».

Au cours du processus, «l’étoile a été transformée en spaghetti, les collisions entre les débris ainsi que la chaleur libérée lors de l’accrétion ont généré un sursaut de lumière» de sorte que l'événement a «pris l’aspect d’une explosion en supernova particulièrement intense, bien que l’étoile en question ne soit pas dotée d’une masse suffisante pour exploser en supernova».

Les données recueillies «semblent en meilleure adéquation avec la survenue d’une perturbation de marée qu’avec l’explosion d’une supernova super lumineuse» du fait de la détection «d’un sursaut ultraviolet ainsi que l’augmentation de température dans les trois phases distinctes repérées «au cours des 10 mois d’observations de suivi». De plus, «la localisation même de l’événement – une galaxie rouge, massive et passive – n’est pas propice à une explosion en supernova super lumineuse, qui généralement se produit au sein de galaxies naines de couleur bleue, caractérisées par un taux de formation stellaire élevé».

Notons cependant que la perturbation de marée suggérée «ne vaut que si le trou noir supermassif est en rotation». En effet, comme en «considérant la masse de la galaxie hôte, le trou noir central supermassif doit peser quelque cent millions de Soleils», ce qui, en temps normal, «ne peut disloquer une étoile située à l’extérieur de son horizon des événements (frontière en deçà de laquelle rien n’échappe à son attraction gravitationnelle)», il faut supposer qu'il s'agit d'un trou noir de type Kerr, «doté d’une vitesse de rotation élevée» pour lequel cette limite «ne s’applique plus».

Une étude, dont les résultats intitulés «Dual matter-wave inertial sensors in weightlessness» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de comparer pour la première fois la chute libre de deux ondes de matière en micropesanteur en vue «de vérifier le principe d’équivalence énoncé par Einstein».

Ici, il s’agit plus précisément d’atomes «qui, refroidis pratiquement au zéro absolu, se comportent comme des ondes». L'expérience, qui s'est déroulée «à bord d’un Airbus A310 zero-G», a confirmé «que des atomes de rubidium et de potassium en microgravité chutent à la même vitesse, malgré une différence de masse d’un facteur deux».

Cette étude a été réalisée en vue de préparer «de futures mesures effectuées dans l’espace, où les contraintes techniques sont nombreuses mais dont la microgravité permettrait de dépasser la précision maximale actuelle qui est de 10^-13». L'enjeu de ces travaux est essentiel car si on constatait «une différence, même infinitésimale», cela «ouvrirait la porte aux théories qui violent le principe d’équivalence, comme la théorie des cordes».