Une étude, dont les résultats intitulés «The search for failed supernovae with the Large Binocular Telescope: confirmation of a disappearing star» ont été soumis à la revue MNRAS pour publication et sont disponibles en pdf sur arxiv.org, révèle que Hubble aurait observé la formation d'un trou noir stellaire sans que celui-ci provienne d'une explosion d'étoile en supernova. Si cela était vérifié, le scénario des supernovæ ratées, proposé pour résoudre le problème des supergéantes rouges, s'en trouverait confirmé pour la première fois.

Rappelons que d'après la théorie de l'évolution stellaire, «une étoile dont la masse est supérieure à 8-10 masses solaires ne finira pas en naine blanche comme le Soleil ou Proxima du Centaure mais sous forme d'une supernova de type SN II» pouvant laisser «comme cadavre une étoile à neutrons ou un trou noir. Plus précisément, «on a des raisons de penser qu'au-delà de 40 masses solaires environ, ce sera un trou noir» tandis que pour les étoiles de masses intermédiaires (entre 8-10 et 40 masses solaires) «les deux types d'astres compacts (étoile à neutrons ou trou noir) sont l'état final de l'évolution de ces astres».

Par ailleurs, le problème des supergéantes rouges est le suivant. Alors qu'entre 15 et 30 masses solaires environ, les étoiles doivent devenir un jour «des supergéantes rouges puis exploser en supernovæ SN II», il n'a jamais été «observé des supernovæ de ce type qui pouvaient être rattachées à une supergéante rouge dans cet intervalle de masse».

Pour expliquer cela, une théorie a été avancée qui stipule «qu'au moins un tiers de ces soleils vont s'effondrer gravitationnellement directement en trou noir, sans passer par la case supernova»: ce phénomène de supernova ratée (failed supernova en anglais) «aurait échappé jusqu'à présent aux observations», car il serait nettement moins brillant (10.000 fois moins lumineux)».

Avec une supernova ratée, lorsque le cœur en fer de l'étoile massive voit ses réactions thermonucléaires de fusion des noyaux s'arrêter et que «l'énergie libérée sous forme de lumière ne peut plus s'opposer à sa contraction, ce qui conduit les protons et les électrons à se combiner en neutrons en émettant des neutrinos», l'onde de choc et les neutrinos «ne sont pas assez forts pour volatiliser l'étoile» comme pour une SN II et «l'effondrement n'est pas stabilisé par un cœur de neutrons hyperdenses».

Néanmoins, «le flux de neutrinos entraînant une perte de masse significative, le plasma externe de l'étoile se dilate, devient moins chaud, de sorte que les noyaux et les électrons de ce plasma se recombinent, ce qui conduit tout de même pendant quelque temps à un objet un million de fois plus lumineux que le Soleil puis qui disparaît des télescopes classiques».

Pour sa part, le Large Binocular Telescope (LBT), «un télescope situé dans l'Arizona (États-Unis) qui possède deux miroirs de 8,4 mètres de diamètre placés sur la même monture», a trouvé, à la suite de campagnes d'observations dédiées à ce phénomène, des candidats intéressants, avec parmi eux «la supergéante rouge N6946-BH1*, située à environ 20 millions d'années-lumière de la Voie lactée et qui est devenue plus brillante en 2009 avant de disparaître». La masse de N6946-BH1, qui appartient à la galaxie NGC 6946, «a été estimée à environ 25 masses solaires».

Comme «les archives des images de Hubble» indiquent «qu'à la place de N6946-BH1, le télescope spatial, qui a aussi vu le même phénomène que le LBT, voit maintenant une source faiblement lumineuse dans l'infrarouge», il est probable «que Hubble a bien observé pour la première fois non seulement une supernova ratée mais aussi la formation d'un trou noir».

Toutefois, pour en être complètement sûr, il faudrait «détecter des émissions intenses en rayons X à la place de N6946-BH1, causées par l'accrétion de matière sur le trou noir». C'est la raison pour laquelle «le télescope Chandra a été appelé à la rescousse»: sa réponse est attendue d'ici quelques mois.

Lien externe complémentaire (source Wikipedia) 

* N6946-BH1

Une étude, dont les résultats intitulés «Self-repair promotes microtubule rescue» ont été publiés dans la revue Nature Cell Biology, révèle que lorsque la structure des microtubules* (qui sont des filaments rigides faisant partie du squelette des cellules) est endommagée à la suite de contraintes mécaniques ou de défauts d'assemblage, les zones défectueuses 'protègent' les microtubules ce qui accroît leur durée de vie.

Ce processus biaise la dynamique des microtubules (assemblage et désassemblage de tubuline) habituellement aléatoire du renouvellement du réseau de microtubules. Ces processus de renforcement mécanique et de stabilisation sélective confèrent au réseau de microtubules des propriétés jusqu'alors inconnues d'adaptation aux contraintes physiques

Notons tout d'abord que les microtubules «sont en renouvellement permanent» et que «leur temps de vie moyen ne dépasse pas quelques minutes». Plus précisément, «les microtubules poussent régulièrement, depuis le centre de la cellule vers la périphérie, mais peuvent à tout instant se désassembler complètement et de façon aléatoire». Ce processus de reconstruction permanent qui «permet au réseau de microtubules d’adapter son architecture» accompagne «les changements morphologiques des cellules».

Néanmoins, «il n’est pas rare de voir des événements de 'sauvetage' au cours desquels le désassemblage s’interrompt soudainement pour permettre au microtubule de reprendre sa croissance et de ne pas disparaître», un processus «mal compris» qui «biaise la dynamique aléatoire de renouvellement du réseau de microtubule»: ce processus est mal compris car, jusqu'ici, in vitro, dans des conditions biochimiques simplifiées, les sauvetages n’ont pas lieu et «les microtubules se désassemblent toujours entièrement».

Aujourd'hui, cependant, ce n'est plus le cas, puisque dans le cadre de l'étude ici présentée des altérations physiques de la structure des microtubules ont pu être reproduites in vitro grâce à des impacts laser, ce qui a induit «des événements de sauvetage». Il est ainsi apparu qu'en permettant aux microtubules de reprendre leur assemblage, «les sauvetages augmentent la longueur des microtubules ainsi que leur durée de vie», des effets qui «ont pu être observés dans des cellules vivantes» puisque le réseau de microtubules «devenu plus stable», s’est «étendu dans les zones où la structure des microtubules avait été abimée par des impacts laser».

Il a été, en particulier, observé «que chaque impact laser dans un microtubule était immédiatement réparé par des molécules de tubuline libres, et que ces zones contenant de nouvelles molécules de tubuline agissaient comme des manchons protecteurs qui empêchaient le désassemblage total en induisant des événements de sauvetage».

Bien sûr, en dehors des impacts laser, d'autres évènements «se produisent naturellement dans toute la cellule», qui «peuvent générer des réparations et des sauvetages», en particulier «dans les zones où les microtubules sont déformés, là où ils se croisent ou forment des faisceaux». Du fait de leur capacité à s’auto-réparer avec des composants nouveaux, les blessures infligées aux microtubules sont donc à l’origine d’une réelle source de jouvence pour les microtubules.

Notons que «le développement local des microtubules agit en retour sur la forme des cellules»: ainsi, dans le cadre de cette recherche, la migration des cellules a pu être dirigée «en direction des zones où le réseau de microtubules avait été endommagé par des impacts répétés de laser».

Alors qu'endommager un objet inerte l’affaiblit, cette étude laisse penser «qu’endommager une structure biologique en renouvellement permanent conduit à terme à son renforcement physique et à l’augmentation de sa durée de vie». Cette différence remarquable pourrait donc, «inspirer le design de nouveaux matériaux».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

* Microtubules

Une étude, dont les résultats intitulés «A Potassium-Dependent Oxygen Sensing Pathway Regulates Plant Root Hydraulics» ont été publiés dans la revue Cell, a permis de découvrir un mécanisme permettant à la plante d'ajuster son statut hydrique et sa croissance en fonction des conditions d'inondation des sols.

 Alors qu'on «savait déjà les racines des plantes capables de percevoir séparément de nombreuses propriétés du sol (disponibilité en eau, en nutriments et en oxygène), sans comprendre comment elles intègrent les variations simultanées de ces différents signaux pour y réagir de manière adaptée», l'étude ici présentée décrit «comment les racines perçoivent de manière conjointe la teneur en potassium et en oxygène du sol afin de moduler leur capacité à absorber l'eau».

Notons tout d'abord que «la croissance et la survie des plantes reposent largement sur leurs racines, dont les ramifications dans le sol permettent d'y prélever l'eau et les nutriments nécessaires». Comme ces activités souterraines requièrent de l'énergie, ce processus impose «une respiration intense des racines, qui utilisent l'oxygène présent dans les cavités du sol».

Cependant, en cas d'inondation, «l'oxygène, qui diffuse mal dans l'eau, vient à manquer, générant un stress sévère pour les racines et la plante» dont la conséquence est la réduction de la perméabilité à l'eau des racines de nombreuses plantes. Ainsi, paradoxalement, «les plantes poussant dans un sol inondé voient parfois leur teneur en eau réduite, et leurs feuilles flétrir».

 
Pour sa part, l'étude ici présentée a identifié , grâce à l'emploi de différentes lignées de la plante modèle Arabidopsis thaliana, «un gène qui contrôle la perméabilité à l'eau des racines, sous l'influence conjointe des teneurs en oxygène et en potassium du sol». Ce gène, nommé HCR1, «réduit l'entrée d'eau dans les racines quand l'oxygène fait défaut» à condition que le sol soit «aussi riche en potassium, un sel minéral indispensable à la croissance des plantes».

Ce mécanisme est favorable «à une meilleure récupération une fois l'inondation passée», car «le gène HCR1 déclenche toute une série de réactions métaboliques de 'survie' qui contribuent à la résilience de la plante»: ainsi, «lorsqu'elle retrouve un sol oxygéné, la plante réhydrate ses feuilles et croît davantage que si elle avait été précédemment privée de potassium».

L'identification par cette étude «d'un mécanisme reliant disponibilité en oxygène, teneur en minéraux et perméabilité à l'eau des racines» ouvre désormais «des perspectives importantes en agronomie» car on peut envisager «une optimisation de la tolérance des plantes cultivées aux inondations».

Une étude, dont les résultats intitulés «Primitive Solar System materials and Earth share a common initial ¹⁴²Nd abundance» ont été publiés dans la revue Nature, a permis, grâce à la réalisation de mesures de haute précision de la composition isotopique en néodyme et samarium d’objets parmi les plus vieux du Système solaire, d’apporter de nouveaux éclaircissements sur la genèse de la Terre.

Tout d'abord, les mesures des «inclusions réfractaires riches en calcium et aluminium (CAIs) de plusieurs météorites (chondrites carbonées) démontrent que l’abondance de l’isotope ¹⁴²Nd est similaire à la composition terrestre» («L’isotope ¹⁴²Nd provient en partie de la désintégration du ¹⁴⁶Sm qui a existé seulement pendant les premières centaines de millions d’années du Système solaire.»).

Ensuite, «les météorites du groupe des chondrites à enstatite apparaissent aussi comme les plus proches de la Terre en composition isotopique ce qui indique que diffèrent types d’objets primitifs se sont formés dans une zone du disque protoplanétaire à proximité de la Terre».

Rappelons ici que la mesure en 2005 d'une «faible variation en ¹⁴²Nd entre les chondrites qui sont considérées comme briques élémentaires constitutives de la Terre et les échantillons terrestres» avait «été très largement interprétés comme un évènement de différentiation précoce de la Terre dans les premiers 30 millions d’années de son histoire».

Pour leur part, les nouveaux résultats indiquent «que la Terre et d’autres objets du Système solaire partagent les mêmes signatures isotopiques en ¹⁴²Nd, celles-ci étant très certainement acquises pendant la croissance de notre planète et non plus tardivement lors de la formation des différentes couches qui structurent la Terre, notamment la croûte et le manteau». Ces résultats montrent en outre «que le Terre s’est formée de matériaux aux abondances élémentaires globalement chondritiques pour les éléments réfractaires».

Comme l'amélioration des techniques de mesure montre «que différents objets du Système solaire sont constitués d’éléments, dont le Nd et Sm, aux compositions isotopiques légèrement différentes», il découle de ces variations en isotopes stables «que le Système solaire n’était pas homogène pendant la période d’accrétion».

Notons également que «la mesure à haute précision de la composition isotopique en néodyme et samarium des plus vieux objets formés dans le Système solaire prouve que la composition isotopique de la Terre n’est pas unique mais qu’elle est également trouvée dans ces rares objets».

Relevons enfin que pour démontrer «la similarité isotopique entre ces objets et la Terre», il a été nécessaire «de séparer les différents minéraux présents dans ces inclusions réfractaires et de les analyser par spectrométrie de masse (méthode isochrone)».

Deux études, dont les résultats intitulés «The Close AGN Reference Survey (CARS): Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years as a Seyfert 1» et «The Close AGN Reference Survey (CARS): What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?» ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics, ont permis, grâce au VLT de l’ESO, au Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et à l’Observatoire Chandra X-Ray de la NASA, de résoudre le mystère de l’exceptionnel changement de comportement d’un trou noir supermassif au cœur de Markarian 1018, une galaxie active lointaine.

Relevons tout d'abord que diverses observations ont déjà révélé que certaines galaxies actives «changeaient de façon spectaculaire au cours d’une décennie à peine – un clin d’œil à l’échelle de temps astronomique». Pour ce qui concerne, la galaxie active Markarian 1018 «rien moins que deux transformations» ont été observées («la seconde lui ayant permis de recouvrer son aspect initial en l’espace de cinq ans») dans le cadre du Sondage de Référence des AGN Proches (CARS). Ce cycle complet, «par ailleurs observé chez quelques autres galaxies», vient, pour la première fois, de faire l’objet d’une analyse détaillée.

Ce sont «des observations de routine de Markarian 1018 effectuées grâce à l’instrument MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) installé sur le Très Grand Télescope de l’ESO» qui «ont révélé l’étrange variation de brillance de la galaxie». Comme la phase de décroissance de luminosité de cette galaxie a été détectée «3-4 jours seulement après que le déclin ait débuté», le suivi d’observations nécessaire a pu être mis en place pour analyser ce phénomène.

L’acquisition données complémentaires, «suite à l’allocation de temps d’observation auprès du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et de l’Observatoire Chandra X-Ray de la NASA», a permis de comprendre la cause l’assombrissement de Markarian 1018: son trou noir central a été «privé de matériau d’accrétion».

En fait, «cette privation de nourriture» peut résulter «d’une perturbation dans l’afflux de carburant» ou être «due à des interactions avec un second trou noir supermassif» car «Markarian 1018 étant le produit de la fusion majeure de deux galaxies dotées chacune d’un trou noir supermassif central, l’hypothèse d’un tel système binaire est envisageable».