Une étude, dont les résultats intitulés «Detection of orbital motions near the last stable circular orbit of the massive black hole SgrA*» sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics et disponibles en pdf, a permis, grâce à l'exceptionnelle sensibilité de l’instrument GRAVITY qui équipe l’Interféromètre du VLT de l’ESO, d'apporter un nouvel élément de confirmation de l’existence présupposée d’un trou noir supermassif au centre de la Voie Lactée, puisque de nouvelles observations stipulent «la présence de gaz tourbillonnant à une vitesse inférieure à trois fois celle de la lumière le long d’une orbite circulaire située en périphérie de l’horizon des événements» (*).

Plus précisément, GRAVITY a été utilisé «pour observer les émissions de rayonnement infrarouge en provenance du disque d’accrétion» qui entoure Sagittarius A* (Sgr A*), «l’objet massif situé au cœur de la Voie Lactée». Les sursauts de luminosité «émis par la matière qui orbite à très grande proximité de l’horizon des événements du trou noir» fournissent «la confirmation tant attendue que l’objet situé au centre de notre galaxie est bel et bien un trou noir supermassif».

C'est la «toute première fois que de la matière est observée à si grande proximité du point de non retour». En effet, «l’ensemble des positions que la matière peut occuper sans se trouver irrésistiblement attirée par l’énorme masse centrale définit l’orbite stable la plus proche du trou noir» et c'est «de cette orbite proviennent les éruptions observées». Pour ces mesures, «l'instrument GRAVITY a joué un rôle fondamental», puisqu'il «a permis de combiner la lumière en provenance des quatre télescopes du VLT de l’ESO et donc de créer un super télescope virtuel de 130 mètres de diamètre».

L'émission détectée, «issue d’électrons hautement énergétiques situés à très grande proximité du trou noir», s’est «traduite par la survenue de trois fortes éruptions de lumière», un phénomène «en accord parfait avec les prévisions théoriques concernant les points chauds en orbite autour d’un trou noir doté de quatre millions de masses solaires». Les éruptions observées «sont censées provenir d’interactions magnétiques au sein du gaz très chaud orbitant à très grande proximité de Sagittarius A*».

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(*) Horizon des évènements

Une étude, dont les résultats intitulés «Observational evidence for active dust storms on Titan at equinox» sont publiés dans la revue Nature Geoscience, a permis, grâce aux données de la mission internationale Cassini-Huygens (qui a exploré Saturne et ses lunes entre 2004 et 2017), de détecter ce qui semble être des tempêtes de poussière dans les régions équatoriales de Titan.

Rappelons tout d'abord que Titan est «la seule lune du système solaire avec une atmosphère dense, et le seul corps autre que notre planète où des étendues stables de liquide existent en surface», mais la différence importante est que, sur Titan, le méthane remplace l'eau qui remplit les rivières, lacs et mers. Dans ce cycle du méthane, «les molécules d'hydrocarbures s'évaporent, se condensent en nuages et retombent en pluie sur le sol».

Comme sur Terre, «la météorologie active de Titan varie d'une saison à l'autre», en particulier «autour de l'équinoxe, le moment où le Soleil traverse l'équateur de Titan, des nuages massifs peuvent se former dans les régions tropicales et provoquer de fortes tempêtes de méthane». Ce type d'évènements a été observé par Cassini «pendant plusieurs de ses survols de Titan».

De «brefs sursauts de brillance près de l'équateur de Titan» repérés «dans les images infrarouges de l'instrument VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) à bord de Cassini, au moment de l'équinoxe de printemps entre 2009 et 2010», ont pu laisser penser, dans un premier temps, qu'il pourrait s'agir de nuages de méthane, mais une enquête approfondie menée dans le cadre de cette étude a «révélé qu'il s'agissait de quelque chose de complètement différent».

En fait, «la modélisation du signal infrarouge de ces structures» a fait apparaître «que, si ces évènements singuliers sont effectivement d'origine atmosphérique, ils semblent être confinés très proche de la surface (à moins de dix kilomètres d'altitude)». En outre, «leur signature chimique semble indiquer qu'il s'agit plus vraisemblablement d'une couche ténue de minuscules particules organiques solides en suspension».

La seule explication plausible, compte tenu de la localisation de ces évènements «juste au-dessus des vastes mers de sable organique de Titan», est qu'il s'agit «de gigantesques nuages de poussière organique soulevés depuis les dunes», ce qui fait de Titan seulement le troisième corps du système solaire où des tempêtes de poussière ont été observées, après la Terre et Mars.

Cette «toute première observation d'une tempête de poussière sur Titan» peut être confrontée aux renseignements fournis par la sonde Huygens, «qui a atterri à la surface de Titan en janvier 2005»: cette sonde «a soulevé une petite quantité de poussière organique à son arrivée». Ce qui a été observé «ici avec Cassini est à une bien plus grande échelle» et la vitesse des vents, près de la surface, «doit être très forte» pour soulever la quantité de poussière observée («environ cinq fois plus forte que la vitesse moyenne des vents estimée par les mesures de Huygens près de la surface et prédite par les modèles climatiques».

La seule explication actuellement satisfaisante de l'existence de «vents de surface aussi forts», c’est qu'ils soient liés «aux puissantes rafales qui peuvent survenir au front des énormes tempêtes de méthane» qui ont été détectés dans cette région et cette saison, un phénomène appelé 'haboob' (*) sur Terre. Ces vents violents suggèrent que le sable juste en dessous peut être mis en mouvement et «que les dunes couvrant les régions équatoriales de Titan sont toujours actives et continuent d'évoluer».

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(*) Haboob

Une étude, dont les résultats intitulés «Control of source fertility on the eruptive activity of Piton de la Fournaise volcano, La Réunion» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis de montrer que l'activité cyclique du Piton de la Fournaise (île de La Réunion) est étroitement liée à la fertilité de sa source mantellique qui module le flux de magma vers la surface.

Notons tout d'abord que «les volcans de point chaud comme le Kilauea sur l’île d’Hawaii, ou le Piton de la Fournaise sur l’île de la Réunion, sont très régulièrement actifs». Cependant, cette activité éruptive n’est pas continue, «mais présente des fluctuations majeures à l’échelle décennale». S'il «est généralement admis que ces changements majeurs de régime reflètent une alimentation variable en magma depuis les régions partiellement fondues du manteau», les «processus profonds qui modulent le flux de magma vers la surface et déterminent au premier ordre l’activité éruptive sont mal connus».

Pour sa part, le volcan du Piton de la Fournaise montre «depuis 80 ans des périodes d’activité intense durant 12 à 24 ans encadrées par des périodes de repos de 3 à 6 ans». Dans ce contexte, l'étude ici présentée «rapporte un enregistrement à haute résolution temporelle de la composition des laves émises entre 1942 et 2017», qui «révèle un lien étroit entre l’activité cyclique du volcan et la composition isotopique en 87Sr/86Sr des laves émises» (*).

Le lien en question «indique que les cycles éruptifs sont initiés par la fusion de régions fertiles (c.-à-d. davantage fusible en raison de leur enrichissement en éléments incompatibles), et sont progressivement alimentés par des liquides issus de régions réfractaires», cette propriété de fertilité étant «attribuée à la présence de quelques pourcents de pyroxénites, dont le solidus est jusqu’à 180°C inférieur à celui des péridotites».

En fin de compte, «l'augmentation de la production de lave de 0.25 m³/s pendant le cycle 1 (1942-1966) à plus de 0.9 m³/s pendant le cycle 3 (1998-2010), corrélée à une diminution générale du rapport 87Sr/86Sr, suggère que la fusion de domaines fertiles pendant les cycles 1 et 2 a favorisé par la suite (cycle 3) l’extraction des liquides de la matrice réfractaire». En outre, cette observation amène à supposer, plus généralement, «que la distribution des lithologies fertiles et réfractaires dans le manteau source des volcans détermine leur activité éruptive à l’échelle décennale».

Ces recherches, qui «reposent sur un échantillonnage régulier des laves réalisé par plusieurs générations de volcanologues» (en particulier «depuis 1980 par les membres de l’Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise»), démontrent que, «pour obtenir des données reproductibles et construire une base de données de qualité», l'analyse régulière qui en découle nécessite «des efforts constants».

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(*) Strontium (Sr)

Une étude, dont les résultats intitulés «Ultrafast manipulation of mirror domain walls in a charge density wave» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis à l'aide d'une brève impulsion laser de changer l'état d'un matériau, plus précisément d'inverser l'état de ses ondes de densité de charge (*).

Rappelons tout d'abord que dans les dispositifs de stockage des données actuels, «les informations sont stockées et récupérées en inversant le spin des électrons avec un champ magnétique». Dans ce contexte, l'étude ici présentée est parvenue «à l'aide d'un simple flash de lumière laser», à «inverser une autre propriété des matériaux que les physiciens connaissent sous le nom d'onde de densité de charge».

En fait, les ondes de densité de charge, qui «correspondent à des pics et à des creux périodiques dans la manière dont les électrons sont répartis dans un matériau», sont «immobiles, comme des vagues glacées sur un lac gelé». Leur intérêt vient du fait «qu'elles coexistent souvent avec d'autres propriétés intéressantes des matériaux» et «pourraient même leur être liées» comme «la capacité à conduire l'électricité sans perte à des températures relativement élevées».

Pour sa part, cette étude a fait apparaître, dans le disulfure de tantale, où «les ondes de densité de charge se trouvent dans un état nommé alpha», que «certaines ondes basculent dans un état différent, baptisé bêta» lorsque le matériau est soumis «à une impulsion laser très brève», les deux régions alpha et bêta «restant séparées par ce que les physiciens qualifient de paroi de domaine». Ensuite, «une seconde impulsion permet de revenir dans un état alpha pur».

En outre, le processus a pu être affiné «en ajustant la température du cristal et l'énergie de l'impulsion lumineuse utilisée». Après ce commencement de contrôle du changement d'état du matériau, il est envisagé, dans une prochaine étape, de pouvoir «aboutir à la génération de motifs de domaine particuliers».

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(*) Densité de charge

Une étude, dont les résultats intitulés «Mortality induced by PM_2.5 exposure following the 1783 Laki eruption using reconstructed meteorological fields» ont été publiés dans la revue Scientific Reports, a permis d'identifier, en croisant climatologie et histoire, les différentes causes de la surmortalité observée durant l'été 1783, à la suite de l'éruption du Laki (*): il est ainsi apparu que «la pollution particulaire en oxydes de soufre au cours d'un été chaud a joué un rôle essentiel».

Rappelons tout d'abord qu'en 1783, «le volcan Laki, situé au sud de l'Islande», qui «a connu une salve d'éruptions de lave la plus importante de l'histoire», a «produit 125 millions de tonnes de SO₂ et provoqué de graves perturbations climatiques dans l'hémisphère nord au cours des années qui suivirent». Cet événement mémorable est documenté par des revues scientifiques et philosophiques, qui «rapportent l'apparition de brouillards 'secs' et soufrés qui piquent les yeux» et les registres paroissiaux, qui «témoignent de nombreux décès».

En raison de cela, les années 1783-1784 offrent «aux climatologues une 'expérience naturelle' qui leur permet d'utiliser leurs modèles de transport et de chimie des particules dans l'atmosphère, notamment via l'impact de cette pollution sur la santé des populations européennes».

Dans ce contexte, cet étude a «pu reconstituer précisément l'évolution des champs de pression atmosphérique sur cette période» à «partir de rares séries de relevés météo quotidiens et des mesures réalisées avec la cinquantaine de baromètres de précision opérationnels en Europe à cette époque». Il a été ainsi possible de «calculer les concentrations atmosphériques en oxydes de soufre (SO₂/SO₄) qui prévalaient en Atlantique Nord et en Europe occidentale au cours de ces deux années».

Au bout du compte, «plusieurs facteurs ont contribué à un accroissement de 32 % de la mortalité entre juin et septembre 1783, un effet significatif au vu des seize années précédentes: l'apport important des oxydes de soufre dans l'atmosphère à partir du 8 juin 1783 a fragilisé les populations européennes, en l'absence de soins, au cours d'un été particulièrement chaud». Néanmoins, «il faut noter que les concentrations particulaires en Europe et en France relevées dans le cadre de cette étude sont inférieures à celles enregistrées aujourd'hui, à Pékin par exemple».

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(*) Lakagigar (Laki)