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Une étude, dont les résultats intitulés «Gas flow and accretion via spiral streamers and circumstellar disks in a young binary protostar» sont publiés dans la revue Science et disponibles en pdf, a permis, grâce à ALMA, d'obtenir une image très haute résolution de deux disques au sein desquels se forment de jeunes étoiles, alimentées par un entrelacs de filaments de gaz et de poussière semblable à un bretzel, ce qui fournit un nouvel éclairage sur les toutes premières phases de l’évolution stellaire ainsi que de nouvelles contraintes sur les conditions de formation des systèmes binaires.
Des observations antérieures de ce système binaire qui a été découvert «au sein du système [BHB2007] 11» (*) [«le plus jeune membre d’un petit amas stellaire de la nébuleuse sombre Barnard 59» (**), qui fait partie des nuages de poussière interstellaire composant la Nébuleuse de la Pipe] en avaient dévoilé la structure externe.
Pour sa part, l'étude ici présentée nous dévoile aujourd'hui sa structure interne, «grâce aux clichés finement résolus» acquis «au moyen d’ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)»: les «deux sources compactes», apparaissant sur l’image, sont assimilées à des disques circumstellaires entourant les deux jeunes étoiles» («un disque circumstellaire est un anneau de poussière et de gaz qui encercle une jeune étoile»).
Il apparaît que «la taille de chacun de ces disques est semblable à celle de la ceinture d’astéroïdes de notre Système Solaire» et que «la distance les séparant avoisine 28 fois la distance Terre – Soleil». En outre, «les deux disques circumpolaires sont entourés d’un disque de dimensions supérieures», la masse totale de l’ensemble équivalant «à quelque 80 masses jupitériennes». Le tout est semblable «à un réseau complexe de structures de poussière distribuées le long de spirales (les boucles de Bretzel)».
En fin de compte, cette étude est parvenue «à imager la structure complexe d’un jeune système binaire (en particulier les filaments nourriciers qui relient chaque étoile au disque au sein duquel elles sont nées), une observation qui «offre d’importantes contraintes aux modèles actuels de formation stellaire».
Plus précisément, «les jeunes étoiles accrètent la matière du disque de dimensions supérieures en deux étapes». Comme le montre l'image prise par ALMA, «au travers de belles boucles tournoyantes», la première étape correspond à un transfert de masse «à chacun des disques circumstellaires». D'après l'analyse des données, «le disque circumstellaire le moins massif mais le plus brillant» sur l’image d'ALMA «accrète davantage de matière». Au cours de la seconde étape, «chaque étoile accrète la matière depuis son disque circumstellaire».
L'observation de ce processus d’accrétion en deux phases qui «contribue à la dynamique du système binaire lors de la phase d’accrétion de matière» est «en bon accord avec la théorie». Néanmoins, il faudra analyser «un plus grand nombre de jeunes systèmes binaires dans le détail » pour «mieux comprendre le processus de formation des étoiles multiples».
Liens externes complémentaires (source Simbad)
(*) [BHB2007] 11
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Une étude, dont les résultats intitulés «A mesial-to-lateral dissociation for orthographic processing in the visual cortex» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis d’identifier une région cérébrale du cortex visuel, qui serait responsable de la reconnaissance des graphèmes, c’est-à-dire des lettres ou groupes de lettres transcrivant un son élémentaire de la langue parlée (phonèmes).
Relevons tout d'abord que, hormis les idéogrammes chinois, «la quasi-totalité des systèmes de lecture ont pour principe d’écrire les sons composant les mots sous leur forme parlée». Cependant, en français «pour écrire un son, par exemple le son 'o'», ce ne sont pas vraiment les lettres qui jouent ce rôle, puisque, par exemple, le mot 'chapeau' «est formé de quatre sons (ch + a + p + o), mais de sept lettres».
Comme «en moyenne», les sons ne sont «pas définis par une lettre, mais par plusieurs», les linguistes emploient «le terme de graphème pour désigner l’écriture d’un son» (ainsi «dans le mot 'chapeau', il y a quatre sons correspondant à quatre graphèmes qui sont CH, A, P, et EAU»). En fait, «le système alphabétique repose entièrement sur ces graphèmes».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée, qui était focalisée sur les mécanismes de la lecture à l’œuvre chez les adultes, a permis d'identifier «une petite région du cortex précisément responsable de la reconnaissance des graphèmes et dont le rôle dans la lecture semble a priori essentiel».
Située «au sein d’une vaste étendue de cortex responsable de la reconnaissance des objets en général», qui «occupe le dessous de toute la partie arrière du cerveau», cette région «abrite de petites zones spécialisées, mobilisées notamment dans la reconnaissance des visages ou des lieux, mais aussi des graphèmes».
Concrètement, la région 'des graphèmes' se trouve dans l’hémisphère gauche, là où il y a en général tout le système du langage, ce qui «permet, une fois les graphèmes reconnus, d’envoyer l’information rapidement aux régions du langage, qui vont les transformer en sons».
L'expérience qui a conduit à cette conclusion a consisté à présenter aux participants inclus dans l’étude, qui «étaient allongés dans un appareil d’IRM», des mots «défilant les uns après les autres sur un écran», ces mots étant «écrits de façon bicolore afin de mettre en valeur le découpage en graphèmes» ou, au contraire, «de le perturber» de sorte que la «région 'des graphèmes' identifiée s’activait alors de façon différente selon les frontières de graphèmes définies par les couleurs».
En réalité, l’expérience menée était plus complexe que cela, car «l’importance des graphèmes n’est pas la même selon le genre de lecture: ils sont indispensables quand il s’agit de lire à haute voix un mot jamais vu (par exemple CHANDISSON), mais moins importants lorsque les participants devaient juste reconnaître en silence un mot familier (par exemple, CHAPEAU)». De ce fait, les participants devaient tantôt lire à haute voix, tantôt «simplement reconnaître en silence de vrais mots, mais aussi des mots inventés». Au bout du compte, «la région identifiée répondait différemment à la manipulation des graphèmes selon le type de lecture».
Soulignons pour finir que, comme «la spécialisation du cortex visuel pour la reconnaissance des graphèmes n’existe pas à la naissance, et apparaît probablement pendant que les enfants apprennent à lire», la région des graphèmes constitue «un exemple frappant de la capacité du cerveau à se modifier et à s’adapter».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Tracing Black Hole and Galaxy Co-evolution in the Romulus Simulations» sont publiés dans la revue MNRAS et sont disponibles en pdf, indique que la simulation Romulus apporte de nouveaux éléments concernant les mystères des relations complexes entre la croissance des trous noirs supermassifs et l'évolution des galaxies qui les abritent.
Relevons tout d'abord que les astrophysiciens ont mis en évidence «depuis un bon moment», à partir de leurs observations, «une bonne corrélation entre la masse MT d'un trou noir galactique et la masse MG de la galaxie qui l'héberge», le rapport MG/MT étant «d'environ 1000». Cette relation bien que n'étant «pas systématiquement vérifiée», l'est, cependant, assez pour laisser penser «qu'il y a une relation de co-évolution entre les galaxies et les trous noirs supermassifs».
En fait, pour bien comprendre ce qui se passe entre les galaxies et «les trous noirs supermassifs qu'elles contiennent, il faut tenir compte d'un grand nombre de corps célestes et d'une série de boucles de rétroactions dérivant de plusieurs phénomènes relevant d'une description non-linéaire de la physique en jeu», ce qui implique l'utilisation de «simulations numériques savantes sur des superordinateurs».
C'est dans le cadre de cette démarche que se situe la simulation Romulus qui fait l'objet de l'étude ici présentée. Cette simulation «tient notamment compte d'une modélisation plus précise de l'accrétion de la matière par un trou noir supermassif ainsi que de la fameuse formule dite de 'friction dynamique' du grand astrophysicien indien et prix Nobel de physique Chandrasekhar décrivant la perte d'énergie d'un corps céleste massif, comme une étoile ou un trou noir, en mouvement dans le gaz autogravitant d'étoiles dans une galaxie».
La prise en compte de cette formule montre «que les trous noirs supermassifs peuvent mettre beaucoup de temps avant d'entrer en coalescence après la fusion des deux galaxies qui les contenaient, voire rester en orbite autour de la galaxie produite». C'est un élément important «pour déterminer le nombre d'événements de coalescence que pourrait détecter eLisa lorsque cet interféromètre géant partira à la chasse aux ondes gravitationnelles produites par ces interactions de trous noirs supermassifs».
Le résultat de cette étude «le plus intéressant fourni par les simulations de Romulus» concerne la croissance des trous noirs supermassifs. Concrètement, alors que «Romulus fait intervenir des dizaines de milliers de galaxies de différentes masses et en cours de co-évolution sur des milliards d'années depuis le Big Bang», il apparaît que, «quelle que soit la date de l'histoire du cosmos observable considérée» et «quelle que soit la galaxie considérée» et «le fait qu'elle soit ou non présente dans un amas galactique», il existe «un contrôle du taux de croissance du trou noir supermassif en relation avec la masse d'une galaxie».
Autrement dit, «si un trou noir supermassif commence à se développer trop rapidement et donc à devenir trop grand pour sa galaxie hôte, des processus physiques garantissent que sa croissance va ralentir», tandis que, «si la masse du trou noir supermassif est trop petite pour sa galaxie, le taux de croissance du trou noir augmente alors par rapport à la taille de la galaxie pour compenser cette différence».
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Une étude, dont les résultats intitulés «Low-mass nitrogen-, oxygen-bearing, and aromatic compounds in Enceladean ice grains» sont publiés dans la revue MNRAS, a permis, grâce aux données de Cassini sur Encelade, de découvrir des indices de la présence de molécules organiques pouvant permettre la synthèse d'acides aminés, des bases de la vie: les molécules en question «se trouvent dans les grains glacés, éjectés de l'océan d'Encelade par des geysers, indiquant la présence de sources hydrothermales analogues à celles sur Terre où la vie y est peut-être née».
En fait, les données analysées proviennent des deux spectromètres de masses équipant Cassini, à savoir le Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) et le Cosmic Dust Analyser (CDA)». Rappelons ici que ces deux instruments ont déjà permis de faire parler les environ 5 à 10 % de «grains glacés éjectés par les geysers d'Encelade» qui se retrouvent dans l'anneau E de Saturne.
Ainsi le CDA «a révélé qu'ils contenaient des sels de sodium»: leur présence, qui «impliquait une interaction entre un océan et le noyau rocheux d'Encelade», indique «un océan alcalin avec une salinité modérée». D'autre part, «des particules de silice de taille nanométrique, toujours trouvées dans l'anneau E, suggéraient fortement une activité hydrothermale en cours dans l'océan d'Encelade, activité rendue encore plus plausible par la détection de la présence d'hydrogène moléculaire et du méthane dans les geysers d'Encelade par INMS».
L'ensemble de ces données confirme «une interaction entre de l'eau et des roches, en particulier des réactions de serpentinisation bien connues notamment au niveau des fameux fumeurs noirs et blancs sur Terre». Notons ici que, sur Terre, «il est possible de faire la synthèse d'acides aminés dans des simulateurs de sources hydrothermale» à partir de molécules organiques simples contenant de l'oxygène et que, par ailleurs, «un acide aminé aromatique qui se trouve dans certaines protéines (le tryptophane) a été trouvé dans l'environnement alcalin du célèbre champ hydrothermal de Lost City».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée rapporte «que les données contenues dans les spectres de masses fournies par l'instrument CDA ont pu être comparées à celles connues en laboratoire sur Terre». Il apparaît qu'elles «peuvent être attribuées à la présence de molécules simples contenant de l'oxygène, de l'azote et des noyaux aromatiques». L'étude avance même que le croisement de ces données avec celles de INMS, suggère «qu'il s'agit probablement d'amines de faibles masses, en particulier (di) méthylamine et / ou éthylamine, associés à de l'acide acétique et / ou à de l'acétaldéhyde».
En fin de compte, «la présence de ces amines, composés carbonylés et aromatiques, montre qu'ils pourraient être des précurseurs idéaux de molécules biologiques importantes, notamment des acides aminés via des réactions de Friedel-Crafts dans les profondeurs de l'océan d'Encelade au niveau de ses sources hydrothermales».
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Une étude, dont les résultats intitulés «On the Absence of Dark Matter in Dwarf Galaxies Surrounding the Milky Way» ont été soumis à la revue The Astrophysical Journal, a permis de découvrir que les propriétés des galaxies naines situées au voisinage de la Voie lactée, longtemps attribuées à la présence de matière sombre, s’expliquent uniquement par des effets de marée.
Rappelons tout d'abord que «depuis près de cinquante ans, la présence de matière sombre à toutes les échelles de l’Univers est au fondement de la cosmologie moderne»: plus précisément, «c'est aux plus petites échelles du cosmos, au sein des galaxies naines entourant la Voie lactée, les plus minuscules qu’il nous est donné d’observer, que la matière sombre est supposée être la plus abondante», car «dans ces galaxies, une agitation exceptionnelle des étoiles est observée, un phénomène que les cosmologistes expliquent en invoquant la présence de masse sombre en énormes quantités, d’une masse jusqu’à plusieurs milliers de fois supérieure à celle des étoiles». En fait, cette matière sombre «ajoute de la gravité qui équilibre l’agitation des étoiles, qui de son côté tend à disperser l’ensemble».
Dans ce contexte, l'étude ici présentée, qui exploite «les données astrométriques et photométriques les plus précises disponibles à ce jour», bouleverse ce scénario par une nouvelle interprétation. Concrètement, «à la parution du deuxième catalogue Gaia en 2018, les orbites des galaxies naines ont été révélées avec une bien meilleure précision».
Il est alors apparu «qu’en étant très excentriques», ces orbites «ne corroboraient pas le scénario selon lequel les galaxies naines se seraient satellisées autour de la Voie lactée depuis des milliards d’années» puisque les galaxies naines semblent «avoir été capturées par la Voie lactée et ce, plus récemment». D'autre part, «de récentes données du Télescope Franco-canadien de Hawaii (CFHT) et du télescope Magellan, issues des observations les plus profondes en imagerie et en spectroscopie des galaxies naines» ont «fourni des mesures très précises sur leurs vitesses, rayons, distances et masse en étoiles».
Toutes ces nouvelles données ont conduit à découvrir «comment ces galaxies naines étaient arrivées au voisinage de notre Galaxie et comment leur dynamique est uniquement gouvernée par les seuls effets gravitationnels de marée exercés par la Voie lactée, suivant les principes de la physique newtonienne». Ce scénario mis au jour, «d’une grande robustesse», intègre plusieurs étapes.
Il s’agit, originellement, «de très petites galaxies naines dites irrégulières, et dominées par du gaz froid», qui, «attirées par notre Galaxie», tombent dans son halo. Leur propre gaz est arraché «par un effet de pression dynamique» par le gaz du halo. En raison de cette perte de gaz qui «entraîne une perte de gravité», leurs étoiles «se retrouvent 'affolées' se dispersant dans toutes les directions.
Les effets gravitationnels de la Voie lactée «qui agissent via des chocs de marée (de même nature que ceux qui ont forgé les amas globulaires)» entrent alors en jeu: «au sein des galaxies naines, les chocs martèlent les étoiles, lesquelles se retrouvent capturées par effet de résonance le long d’une direction privilégiée, celle qui les relie au centre de la Voie lactée».
Comme la ligne de visée des astronomes (situés dans notre Galaxie) se confond «pratiquement avec cette direction, les observations recueillies apparaissent conformes à l’augmentation prédite de l’agitation des étoiles par chocs de marée, tout simplement, sans recours à la matière sombre».
En fin de compte, plusieurs observations laissent penser que ce scénario est «suffisant pour exclure la présence de matière sombre dans les galaxies naines», ou à tout le moins «que cette hypothétique matière sombre n’aurait aucune influence sur les propriétés physiques des galaxies naines». En effet, le calcul des accélérations induites par les chocs de marées indique qu'elles coïncident «aux erreurs de mesure près» avec «celles supposées causées par la matière sombre».
Ainsi, tandis que, pour l’instant, «les modèles basés sur la matière sombre semblent incapables de reproduire les nombreuses relations d’échelles entre les paramètres fondamentaux des galaxies naines: rayons, distances, vitesses, masse en étoiles», le scénario des chocs de marée «les explique parfaitement».
Cette étude, qui bouleverse «des décennies de connaissances en cosmologie» a «potentiellement d’énormes conséquences pour notre compréhension de l’Univers». Comme, en particulier, «les modèles cosmologiques les mieux admis impliquent un très grand nombre de halos de matière sombre qui devraient être autour des galaxies naines au voisinage d’une grande galaxie, telle que la Voie lactée», s’il «n’y a pas de masse sombre capable d’influencer la dynamique de ces galaxies naines, soit les galaxies naines satellites de la Voie lactée sont exceptionnelles, soit les modèles cosmologiques sont à revisiter».
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