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Une étude, dont les résultats intitulés «Identification of the central compact object in the young supernova remnant 1E 0102.2-7219» ont été publiés dans la revue Nature Astronomy, a permis, grâce à de nouvelles images du VLT et d'autres télescopes du Petit Nuage de Magellan (situé à environ 200 000 années-lumière de la Terre), d'identifier «un corps stellaire insaisissable enfoui parmi les filaments de gaz fruit d’une explosion de supernova vieille de 2000 ans» et il a été établi qu’il s’agissait d’une étoile à neutrons isolée.
Plus précisément, de nouvelles données de l'instrument MUSE sur le VLT de l'ESO au Chili «ont révélé un anneau de gaz remarquable dans un système appelé 1E 0102.2-7219 (*), s'étendant lentement dans les profondeurs de nombreux autres filaments de gaz et de poussière en mouvement rapide laissés derrière après une explosion de supernova». Cette observation a amené à «retrouver la première étoile à neutrons isolée à faible champ magnétique située au-delà de notre galaxie, la Voie lactée».
En effet, il est apparu «que l'anneau était centré sur une source de rayons X qui avait été détectée des années auparavant et désignée p1», une source dont la nature était jusqu'ici restée un mystère: «en particulier, on ne savait pas si p1 se trouvait réellement à l'intérieur du résidu ou derrière lui». Il a donc fallu attendre l'observation de l'anneau de gaz («qui comprend à la fois du néon et de l'oxygène») avec MUSE pour remarquer «qu’il encerclait parfaitement p1».
L'emplacement de p1 étant désormais connu, l'étude ici présenté «a utilisé des observations en rayons X existantes de cette cible réalisées à partir de l'observatoire en rayon X Chandra afin de déterminer qu'il devait s’agir d'une étoile à neutrons isolée, à faible champ magnétique».
On pense que les étoiles à neutrons isolées à faible champ magnétique, «généralement d’à peine dix kilomètres de diamètre, mais pesant plus que notre Soleil», sont abondantes dans l'Univers, mais comme elles sont très difficiles à trouver «parce qu'elles ne rayonnent qu'aux longueurs d'onde des rayons X», la confirmation de p1 en tant qu'étoile à neutrons isolée, grâce à des observations optiques, apparaît particulièrement intéressante.
Lien externe complémentaire (source Simbad)
(*) 1E 0102.2-7219
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Une étude, dont les résultats intitulés «A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy» ont été publiés dans la revue Nature, a permis, grâce au satellite Chandra, de découvrir des trous noirs stellaires autour du trou noir supermassif au centre de la Voie lactée et d'estimer leur nombre potentiel.
Rappelons tout d'abord que Sagittarius A* (Sgr A*), le trou noir supermassif «contenant environ quatre millions de masses solaires au centre de la Voie lactée», est, du fait de sa proximité, «un formidable laboratoire pour tester aussi bien nos idées sur la relativité générale et les théories qui la prolongent», que pour explorer l'astrophysique des trous noirs.
Depuis quelques décennies, on s'attend «à ce qu'il existe des milliers de trous noirs stellaires autour d'un astre comme Sgr A*», car «d'une part la concentration du gaz accrété par le trou noir doit favoriser la création d'étoiles très massives dont le destin est de devenir rapidement des trous noirs stellaires» et «d'autre part, le champ de gravitation de Sgr A* doit particulièrement attirer vers lui les trous noirs ainsi formés, de sorte qu'une large population de ces astres devrait exister dans un rayon de quelques années-lumière autour de notre trou noir supermassif, mais aussi de tous les autres».
Jusqu'ici «cette hypothèse n'avait jamais pu être vérifiée», puisque alors qu'on pense «qu'il doit exister des millions de trous noirs dans la Voie lactée» seuls quelques dizaines d'entre eux ont été détectés car cette détection n'est possible que lorsqu'ils sont «dans un système binaire dans lequel l'autre astre est une étoile à laquelle ses forces de marée arrachent de la matière» ce qui produit une émission de rayons X.
Dans ce contexte, l'étude ici présentée est parvenue «à détecter 12 trous noirs stellaires dans un rayon de 3 années-lumière autour de Sgr A*», grâce aux données collectées par Chandra: ces trous noirs «sont ceux qui se sont associés à des étoiles célibataires de faible masse, proches de Sgr A* après leur naissance».
Bien qu'ils ne forment «qu'une fraction des trous noirs en couple ou célibataires», les caractéristiques de leurs orbites permettent «d'estimer le nombre total de ces trous noirs», qui «doivent être d'autant plus nombreux qu'ils sont proches de Sgr A*». Au bout du compte, «de 300 à 500 systèmes binaires avec un trou noir devraient ainsi exister en orbite autour de notre trou noir supermassif et environ 10.000 autres qui sont célibataires».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Zircon and monazite petrochronologic record of prolonged amphibolite to granulite facies metamorphism in the Ivrea-Verbano and Strona-Ceneri Zones, NW Italy» ont été publiés dans la revue Lithos, a permis de montrer que la racine continentale de la zone d'Ivrée, dans les Alpes italiennes, avait cristallisé progressivement de sa partie médiane vers sa partie plus profonde durant 80 millions d’années.
Notons tout d'abord que «la zone d'Ivrée, dans les Alpes italiennes, expose une des plus belles sections d'ancienne racine continentale formée lors de l'orogénèse varisque entre 400 et 300 millions d'années correspondant au socle d'une grande partie de l'Europe». Grâce à des travaux antérieurs sur la zone d'Ivrée, «l'architecture de l'assemblage des roches constituant une section à travers la croûte médiane à inférieure jusqu'à la transition avec le manteau» a été reconstruire et «la prédominance de migmatites représentant des roches passées par un état partiellement magmatique en faciès amphibolites à granulites» a été identifiée.
D'après la datation par radiochronologie, les âges des roches de la zone d'Ivrée «s’étalent sur plusieurs dizaines de millions d’années ce qui a classiquement été interprété comme reflétant une succession d'évènements magmatiques et métamorphiques répétés dans le temps et l'espace et essentiellement induits par la mise en place de magmas chauds venant du manteau terrestre».
Comme cet étalement pourrait alternativement «enregistrer la durée de la fusion des roches de la racine varisque», dans la cadre de l'étude ici présentée «des échantillons ont été collectés à travers la section de croûte médiane à inférieure affleurant dans la zone d'Ivrée pour une datation systématique par la méthode U-Pb sur des grains de zircon ayant enregistré la cristallisation d'un liquide de fusion partielle».
Il est ainsi apparu que les âges déterminés s'étalent «entre 330 Ma et 250 Ma avec des âges plus anciens sur les roches de la croûte intermédiaire en faciès amphibolites que ceux obtenus sur les roches de la croûte inférieure en faciès granulites». Ils «sont interprétés comme enregistrant la cristallisation progressive de la racine partiellement fondue de la chaine varisque lors de son refroidissement et de l'extraction des magmas formant les roches plutoniques et volcaniques mises en place plus haut dans la croûte».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Molecular nucleation mechanisms and control strategies for crystal polymorph selection» ont été publiés dans la revue Nature, a permis de découvrir les détails moléculaires de la sélection polymorphe des cristaux de macromolécules.
Notons tout d'abord qu'il peut être «atrocement difficile» de produire des cristaux de macromolécules, «une étape nécessaire pour comprendre la structure des protéines, les briques de la vie»: en effet, s'il «est bien connu que les cristaux se forment à travers le groupement spontané de molécules, en adoptant une structure périodique en trois dimensions», la façon précise dont les molécules réalisent cet exploit «est encore un mystère».
En outre, le fait qu'une seule molécule «peut également s'organiser en différentes structures cristallines, appelées polymorphes» complique le problème. Comme «ces polymorphes ont généralement des propriétés physiques différentes», ce phénomène a «un effet profond sur les caractéristiques finales du matériau formé»: en ce qui concerne les cristaux de protéines, les polymorphes auront, par exemple, «des vitesses de dissolution différentes, ce qui est pertinent pour les applications de délivrance de médicaments».
Alors qu'actuellement, il est difficile de «contrôler le processus de cristallisation pour obtenir le polymorphe de choix» parce que «les mécanismes sous-jacents à la sélection polymorphe sont encore peu clairs», l'étude ici présentée a pour la première fois réussi, au moyen d'une cryo-microscopie électronique à transmission, à prévoir «la 'naissance' des cristaux de protéines avec une résolution moléculaire, découvrant un processus hiérarchique plutôt complexe qui implique différentes étapes d'auto-assemblage à des échelles de longueur croissante».
De plus, «les voies de nucléation de plusieurs polymorphes» ont été cartographiées. Il est ainsi apparu «que la sélection polymorphe est dictée par l'architecture des plus petits fragments possibles formés au début du processus de cristallisation» de sorte qu'une fois que cette structure précurseur est formée, «le résultat du processus est décidé».
L'analyse et la compréhension des différences de structure des différents noyaux, a enfin permis de développer «des stratégies pour guider le processus de sélection polymorphe» en accordant, par mutagénèse dirigée (*), «les différents modes d'interaction qui existent entre les macromolécules» et 'poussant' «le résultat du processus de nucléation dans un sens ou dans un autre».
En fin de compte, «ces connaissances sont non seulement pertinentes pour les macromolécules, mais peuvent également être traduites en d'autres substances qui forment des cristaux (tels que des composés pharmaceutiques ou des solides inorganiques d'intérêt industriel)».
Lien externe complémentaire (source Wikipedia)
(*) Mutagénèse
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Une étude, dont les résultats intitulés «Characterization of the 1S–2S transition in antihydrogen» ont été publiés dans la revue Nature, rapporte que la collaboration ALPHA a réalisé la mesure directe la plus précise jamais réalisée sur l’antimatière, révélant pour la première fois la structure spectrale de l'atome d'antihydrogène. Cette avancée «est l'aboutissement de trois décennies de recherche et de développement au CERN, et ouvre une ère entièrement nouvelle de mesures de haute précision des différences entre matière et antimatière».
Comparer les mesures du spectre de l'hydrogène, qui «concordent avec les prédictions théoriques à un niveau de l'ordre de quelques parties par million de milliards (1015)», avec celles effectuées sur les atomes d'antihydrogène, «lesquels comprennent un antiproton autour duquel tourne un positon», sert à «vérifier la validité d'une symétrie fondamentale appelée invariance CPT (charge-parité-temps)».
Plus précisément, «le fait de trouver la moindre différence entre les deux ensembles de mesures permettrait de consolider les fondations du Modèle standard de la physique des particules et éventuellement de mieux comprendre pourquoi l'Univers est constitué presque intégralement de matière, alors que matière et antimatière auraient été produites en quantités égales lors du Big Bang». Néanmoins, jusqu'ici, «il était pratiquement impossible de produire et piéger des quantités suffisantes d'atomes d'antihydrogène, qui sont très délicats, et de disposer des outils nécessaires, afin de pouvoir procéder à des mesures spectroscopiques complexes sur l'antihydrogène».
Pour sa part, «la collaboration ALPHA produit des atomes d'antihydrogène en recueillant des antiprotons du Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN, et en les liant à des positons provenant de l'isotope Na-22». Ensuite, ces atomes d’antihydrogène sont emprisonnés «dans un piège magnétique, qui les empêche d’entrer en contact avec la matière et d’être annihilés» et, grâce à une lumière laser projetée sur ces atomes d'antihydrogène piégés, «la réaction de ces derniers est mesurée et finalement comparée à celle des atomes d'hydrogène».
Cette méthode a permis, en 2016, à la collaboration ALPHA de «mesurer la fréquence de la transition électronique entre l'état d'énergie le plus faible et le premier état excité (transition dite '1S-2S') de l'antihydrogène avec une précision de l'ordre de quelques parties pour dix milliards», ce qui a fait apparaître «une bonne concordance avec la transition équivalente dans l'hydrogène». Deux fréquences laser ont été utilisées pour obtenir ces mesures: «l'une correspondant à la fréquence de la transition 1S-2S dans l'hydrogène, l'autre décalée de la première». Ensuite, «le nombre d'atomes échappés du piège du fait des interactions entre le laser et les atomes piégés» a été compté.
Le nouveau résultat de la collaboration ALPHA, qui fait «progresser la spectroscopie de l’antihydrogène en utilisant non pas une, mais plusieurs fréquences laser, avec des fréquences légèrement plus élevées et légèrement inférieures à la fréquence de transition 1S-2S dans l'hydrogène», a permis «de mesurer la forme spectrale, ou dispersion des couleurs, de la transition 1S-2S dans l'hydrogène, et de mesurer plus précisément sa fréquence».
Au bout du compte, la forme spectrale «correspond parfaitement à celle attendue pour l'hydrogène», et la fréquence de la transition 1S–2S de l'antihydrogène a pu être déterminée «avec une précision de l'ordre de quelques parties pour mille milliards, un résultat 100 fois plus précis que la mesure de 2016».
En outre, «bien que cette précision soit encore inférieure à celle obtenue pour l'hydrogène, les progrès rapides de la collaboration ALPHA laissent espérer qu'une précision pour l'antihydrogène identique à celle obtenue pour l'hydrogène (et par conséquent des tests sans précédent de la symétrie CPT) est à portée de main».
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