Europe Solidaire

Le IUCN Red List of Threatened Species identifie à ce jour 44000 espèces qui sont au bord de l’extinction, soit 25% de toutes les espèces qui ont été recensées. Parmi elles les plus visibles sont les rhinocéros blancs du Kenya dont ne subsiste que deux femelles. En l’absence de mâle, la survie de cette espèce spectaculaire paraît compromise – c’est le moins que l’on puisse dire. Mais chaque année des milliers d’autres espèces moins visibles disparaissent discrètement.

Chaque année également des chercheurs s’opposent pour définir les espèces les plus utiles qu’il faudrait sauvegarder . Mais utiles pour qui et à quoi ? Et à quel moment faudra-t-il renoncer? C’est en Grande Bretagne au sein du Zoological Society of London Evolutionarily Distinct and Globally Edangered (EDGE) Species Programme. que se touvent les experts les plus avertis de ces questions, Pour l’un d’entre eux, Rikki Gumbs, il faut puisque l’on ne peut tout sauver, définir attentivement celles qu’il conviendrait de protéger en priorité.

Jusqu’ici, dil-il, l’on s’était attaché à sauver les plus charismatiques. Grands fauves, primates et autres animaux capables comme l’homme de regarder droit devant eux avec attention. A cette fin, l’EDGE a été chargé de proposer des critères de sélection. Mais en approfondissant ceux-ci, l’on s’est aperçu que l’on négligeait des espèces moins spectaculaires mais indispensables à la protection de la diversité. C’est le cas de la Grenouille au nez pourpre qui ressemble à un éléphant minuscule (Nasikabatracus sahyadrensis) ou la Tortue de la Rivière Mary (Elusor macrurus) qui peut rester immergée 72 h sans respirer. Plus généralement il faut sauvegarder les espèces qui présentent la plus grande diversité génétique, même si elles ne sont pas les plus spectaculaires.

Plus embarrassante est la question inverse : parmi les espèces les plus menacées, que sont celles que l’on pourrait se résoudre à laisser disparaître ? Il est particulièrement difficile de répondre à cette question, car il faut se placer dans la perspective de plusieurs décennies, voire du siècle. Après qu’une espèce se soit éteinte c’est longtemps après cette disparition que l’on découvre qu »elle en a entraîné d’autres en cascade, dans le règne animal comme dans le domaine végétal.

La réalisation de réacteurs faisant appel à la fusion nucléaire est généralement considérée comme pouvant répondre à tous les besoins d’énergie de l’humanité jusqu’à la fin de ce siècle. Elle est plus simple dans son principe que l’actuelle fission utilisée dans les réacteurs actuellement en service. De plus, elle ne nécessitera pas le recours à de grandes quantités d’uranium. Celui-ci est devenu un enjeu de puissance international disputé. Enfin la fusion ne produira que peu de retombées radioactives contaminantes.

Une trentaine de pays et d’organisations ont décidé de s’associer au sein d’un groupe de recherche nommé Iter (en latin le chemin). dont le centre stratégique se trouve à Cadarache. Son objectif est de préparer en commun la construction d’un tokamak expérimental géant. Il a été convenu que chacun des partenaires pourra poursuive des recherches indépendantes jusqu’au succès final. Certains d’entre eux avaient déjà annoncé des succès partiels encourageants

Désormais, les réalisations s’enchaînent. C’était déjà le cas avec le JT-60SA, un projet commun entre le Japon et l’Union européenne. Il a été inauguré en décembre dernier après 15 ans de travaux à l’Institut de fusion de Naka, à une centaine de kilomètres au nord-est de Tokyo. Le JT-60SA est un « tokamak« , c’est-à-dire un réacteur à fusion dont le plasma est contrôlé et confiné par des méga-aimants. C’est un projet satellite d’Iter.

Pour provoquer la fusion, il faut parvenir à créer du plasma – un gaz chaud électriquement chargé – et le maintenir à des températures bien supérieures à celles régnant au cœur du soleil, d’au moins 100 millions de degrés Celsius. Il faut aussi contrôler la densité du plasma et le confiner pour le tenir à distance des parois de la chambre à vide en forme d’anneau où il est généré, sans quoi la fusion cesserait immédiatement.

Aujourd’hui la start up britannique First Light Fusion https://firstlightfusion.com/ annonce une nouvelle méthode pour déclencher la fusion. Elle s’est inspiré pour cela de la petite crevette pistolet (pistol shrimp)

La crevette-pistolet ne fait que quelques centimètres mais elle possède une arme redoutable : l’une de ses pinces est plus grande que l’autre et est capable de produire en se refermant un puissant jet d’eau qui crée une ode de choc et étourdit ou démembre la proie.

First Light Fusion propose pour déclencher la fusion nucléaire, un projectile dit ultra-rapide high-velocity projectile. Celui-ci comporte deux dispositifs, un amplificateur et une capsule pour le combustible. L’amplificateur augmente la pression de l’impact avec le projectile. Une onde de choc se forme et produit une cavité . Quand celle-ci s’effondre elle déclenche un jet à haute pression qui vient heurter la paroi d’enceinte et génère une pression supérieure à celle de l’onde initiale . Le même résultat, selon First Light Fusion, sera obtenu par un laser de très haute énergie dont elle a entrepris l’étude.

source New Scientist
Decades-old mystery about photosynthesis finally solved
13 may 2023 p.16

Rappel

On appelle photosynthèse le processus permettant aux végétaux et à certaines bactéries de fabriquer de la matière organique à partir du gaz carbonique de l’atmosphère et d’eau, en utilisant la lumière solaire comme source d’énergie et en produisant de l’oxygène.

https://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/photosynth%C3%A8se/79404

La photosynthèse, qui signifie littéralement « synthèse de matière organique par la lumière », correspond à la captation de l’énergie lumineuse provenant du Soleil et a son stockage sous la forme de matière organique , des glucides notamment).

Grâce à la photosynthèse, les végétaux et la plupart des  bactéries, dites photosynthétiques produisent leurs propres composants à partir de l’énergie solaire (on dit qu’ils sont autotrophes).

On rappelera que la Terre primitive, comme toutes les planètes observables, ne comportait pas d’oxygéne sous sa forme gazeuse. Aucune forme de vie supposant la respiration n’y était donc possible. C’est grâce à la photosynthèse réalisée par des végétaux et des cyanobactéries que l’oxygène est devenu courant.

La phoiosynthèse consomme de l’eau (H2O), du dioxyde de carbone (CO2) et produit de l’oxygène (O2) qui est rejeté dans l’atmosphère qu’il enrichit. Consommé par la respiration des êtres vivants complexe cet oxygène atmosphérique est renouvelé en permanence par l’activité de l’ensemble des organismes photosynthétiques. Rappelons que la photosynthèse réalisée par les bactéries pourpres et des bactéries vertes ne rejette pas d’oxygène, mais d’autres sous-produits (essentiellement du soufre [S]).

L’énergie nécessaire à la photosynthèse est fournie par le rayonnement du soleil. La lumière est donc un facteur décisif dans le processus. L’intensité lumineuse optimale est différente d’une espèce végétale ou bactérienne à une autre. Les diverses radiations qui composent la lumière blanche ont une action spécifique : les radiations rouges (600 nm) et indigo (400-450 nm), absorbées par la chlorophylle, sont les plus efficaces ; les vertes ne sont d’aucun effet.

Chez les plantes et les algues, la photosynthèse s’effectue au niveau des parties vertes, et tout particulièrement au niveau des feuilles : leurs cellules renferment en effet de petites usines à photosynthèse, les chloroplastes, contenant eux-mêmes de la chlorophylle, un pigment de couleur verte qui permet la captation de l’énergie lumineuse. Chez les végétaux qui ne sont pas de couleur verte – par exemple les plantes à feuilles pourpres – le processus et la localisation sont les mêmes : la chlorophylle y est masquée par des pigments d’autres couleurs.

Chez les bactéries (notamment les abondantes cyanobactéries, mais aussi les bactéries vertes et les bactéries pourpres), qui sont dépourvues d’organites, la photosynthèse se fait dans le cytoplasme, sur des invaginations de la membrane cellulaire ou des corpuscules (appelés chlorosomes), qui renferment des bactériochlorophylles.

Chez les végétaux et les cyanobactéries, les pigments photosynthétiques sont groupés en photosystèmes : ceux-ci sont composés d’une antenne collectrice des photons (composée de chlorophylle b, de caroténoïdes et de protéines), et d’un centre réactionnel (composé de deux molécules de chlorophylle a), qui a pour fonction de transférer des électrons à une chaîne d’accepteurs d’électrons. Deux photosystèmes distincts ont été identifiés : le photosystème I et le photosystème II (numérotés dans l’ordre de leur découverte).

La photosynthèse se déroule en deux phases distinctes : une phase dépendante de la lumière (phase photochimique ou phase claire), au cours de laquelle l’énergie solaire est captée par la chlorophylle, suivie d’une phase indépendante de la lumière (phase non photochimique ou phase sombre, beaucoup plus longue, où cette énergie est utilisée pour réaliser les synthèses chimiques.

Chez les végétaux, la phase photochimique, connue aussi sous les noms de phase lumineuse se produit dans des replis de la membrane du chloroplaste, appelés thylakoïdes. Ce nom désigne le réseau de membranes dans le chloroplaste renfermant la chlorophylle et dans lequel se réalise une partie du processus de photosynthèse

Au cours de cette phase, le photosystème I, dit (PS I), frappé par les photons de la lumière solaire, éjecte des électrons. Ceux-ci sont transférés à une chaîne de transporteurs d’électrons, à l’issue de laquelle ils servent à réduire le NADP+ en NADPH + H+ (→ nicotinamide).

Des photons frappent aussi le photosystème II (PS II), qui libère également des électrons. Ceux-ci sont transférés à une chaîne de transfert d’électrons, puis à un complexe appelé cytochrome. Ce dernier transfert déclenche le passage d’ions H+ dans le stroma du chloroplaste (le milieu aqueux à l’intérieur du chloroplaste) .

Ce passage permet à une enzyme, l’ATP-synthétase, de produire des molécules d’ATP (adénosine triphosphate. L’ATP est la molécule universelle de stockage de l’énergie chez les êtres vivants. Du cytochrome, les électrons passent sur le PS I, pour compenser la perte d’électrons subie à la suite de l’action des photons. Les photons provoquent également la destruction des molécules d’eau (c’est la photolyse).

Cette réaction (H2O →2H+ + ½ O2 + 2e-) produit des protons qui vont rejoindre le stroma du chloroplaste et des électrons qui vont combler le trou électronique du PS II ; c’est aussi cette réaction qui dégage de l’oxygène (on voit ainsi que l’oxygène est un sous-produit, un déchet du mécanisme de la photosynthèse).

La phase non photochimique, autrefois appelée phase sombre ou phase obscure, se déroule dans le stroma du chloroplaste et ne nécessite pas de lumière. Elle correspond à la synthèse de la matière organique ; elle consomme du CO2 et libère de l’eau. L’ATP et le NADPH + H+ produits par la phase photochimique servent à transformer le CO2 en glucides, au cours d’une série de réactions biochimiques appelées cycle de Calvin. Celui-ci débute par la fixation du dioxyde de carbone sur un composé appelé RuDP (ribulose-1,5-diphosphate), grâce à une enzyme, la Rubisco (ribulose-1,5 bisphosphate carboxylase/oxygénase).

La Rubisco est le facteur majeur de la transformation du CO2  en composés organiques, Elle est de ce fait la protéine la plus abondante sur Terre.

Le cycle de Calvin produit un triose (un sucre en C3), le glycéraldéhyde-3-phosphate (pour une consommation de 3 CO2, 9 ATP et 6 NAPH + H+). Les trioses se combinent ensuite pour former d’autres sucres, comme le glucose (sucre en C6 ou hexose).

Une quinzaine de secondes après l’absorption du CO2 apparaissent les premiers sucres. À partir de certains hexoses se constituent le saccharose et l’amidon. Outre des glucides, la photosynthèse peut également élaborer des lipides et des protéines par liaison avec une molécule azotée.

Ce cycle existe chez les algues, les plantes des régions tempérées et tous les arbres ; ces végétaux sont dits « plantes en C3 », car le cycle produit un triose.

La découverte à laquelle l’article du NewScientist fait allusion concerne le nombre de particules de lumière ou photons qui devraient rencontrer un complexe protéinique dit photosystem II ou PSII se trouvant dans les organismes photosynthétiques tels que les plantes. Il avait déjà été constaté que 4 photons suffisaient à déclencher le processus. Quand les photons rencontrent un PSII, ils sont absorbés par un complexe d’atomes de manganèse, de calcium et d’oxygène. Le PSII brise alors les molécules d’eau, libérant de l’oxygène. Mais l’on ignorait jusqu’ici ce qui se passait juste après l’arrivée du 4e proton.;

Aujourd’hui, des expériences permettent d’y voir plus clair. Des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory dirigé par Yan Kern ont illuminé des algues bleues-vertes avec des éclats de lumière ordinaire puis utilisé des rayons X pour observer la suite. Après le choc avec les 4 photons, PSII a brisé des molécules d’eau en en extrayant l’oxygéné, ceci dans un délai de quelques millionièmes de seconde. Les rayons X furent assez rapides pour mettre en évidence ce délai.

Il fut constaté alors que les atomes d’oxygène formèrent brièvement une nouvelle structure avec PSII en échangeant 3 protons et un électron. Dans le même temps, de l’hydrogène a été libéré

Comprendre ce processus sera important lorsqu’il s’agira de décomposer l’eau pour en extraire l’hydrogène destiné a servir de carburant

Voir ci-dessous Nature,  doi.org/j8h8).

Référence

Decades-old mystery about photosynthesis finally solved

Karmela Padavic-Callaghan

WE NOW know in microscopic detail how oxygen is formed during photosynthesis, and this understanding could advance our development of clean fuels.

Plants, algae and some bacteria use photosynthesis to harness sunlight to create the energy they need to grow. It was already established that just four consecutive particles of light, or photons, must hit a protein complex within these organisms to kick-start this process.

When the photons reach the protein complex – called photosystem II, or PSII – they are absorbed by a cluster of manganese, calcium and oxygen atoms. PSII then breaks apart water molecules, releasing oxygen from them. What exactly happens after the fourth photon arrives has eluded us for decades, however. Now, two experiments have filled in some of the detail.

Jan Kern at Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in California and his colleagues have illuminated blue-green algae with pulses of visible light, then used X-rays to capture what happened.

After being hit by the fourth photon, PSII breaks down water molecules within a few millionths of a second. The X-rays were fast enough to show that there was a delay between splitting water to free oxygen atoms and the formation of molecular oxygen, or O₂.

The arrangement of the PSII molecules around those oxygen atoms indicated that the oxygen briefly formed a new structure (Nature, doi.org/j8h8). The oxygen atoms were probably briefly bound to another part of PSII, say the researchers. This step of the process has previously only been theorised, says Kern.

Dans toutes les mers du monde, la surpêche, souvent illégale, se traduit par une disparition progressive des espèces qui en sont victimes. C’est plus généralement l’environnement biologique qui est détruit. Des méthodes comme le chalutage laissent des déserts maritimes après le passage des chalutiers. Ceci commençait à se savoir et différents pays avaient mis en place des zones maritimes dites protégées (Marine protected areas MPAs). La pêche y est interdite, soit totalement, soit à certaines époques de l’année.

Or une étude récente vient d’être publiée, montrant que les populations des 500 espèces de poissons surveillées ne reviennent pas dans les zones protégées , même si la pèche y est interdite et même si les interdictions y sont respectées.

Cette étude a porté sur 111 sites de la mer des Caraïbes faisant partie du Récif Mésoaméricain qui s’étend sur 600 miles marins . Elle a été menée pendant 12 ans. Le développement côtier et le réchauffement des eaux due au changement climatique ont joué un rôle dans ce phénomène, de même que le non respect fréquent des interdictions de pêche. Mais d’une façon générale, le retour des espèces en danger ne s’est pas produit.

Il sera essentiel de savoir pourquoi.

Journal reference:

Global Change Biology DOI: 10.1111/gcb.17257

Les gravitons sont au cœur de ce l’on nomme la Théorie du Tout. Ce terme représente un ensemble d’équations censé décrire toutes les forces et particules identifiées dans l’univers.

Dans celui-ci, le graviton est une particule élémentaire correspondant à la force de gravité dite aussi force de l’interaction gravitationnelle ou gravitation.

La gravitation, l’une des quatre interactions ou forces fondamentales qui régissent l’Univers, est l’interaction physique responsable de l’attraction des corps massifs. Elle se manifeste notamment par l’attraction terrestre qui nous retient au sol. Plusieurs manifestations naturelles en découlen: les marées, l’orbite des planètes autour du Soleil, la sphéricité de la plupart des corps célestes. D’une manière plus générale, la structure à grande échelle de l’univers est déterminée par la gravitation.

Les autres forces fondamentales sont l’électromagnétisme (particule photon), la force nucléaire faible (particule gluon), la force nucléaire forte (particule bosons lourds).

Voir https://science.nasa.gov/universe/overview/forces/

Malheureusement l’identification non ambiguë de gravitons individuels n’a pas été possible jusqu’à présent, faute de détecteurs de taille raisonnable https://en.wikipedia.org/wiki/Graviton

Ceci tient à la taille minuscule des interactions du graviton avec la matière.

https://en.wikipedia.org/wiki/Graviton#:~:text=to%20photon%20energy.-,Experimental%20observation,interaction%20of%20gravitons%20with%20matter.

Pour sa part la physicienne Claudia de Rham dit avoir été séduite par la simplicité apparente du concept de gravité. Ceci la motiva pour l’approfondir, en comprenant mieux la nature des gravitons. La première question posée était de connaitre la masse du graviton. Claudia de Rham n’était pas la première à s’être posée cette question. Mais elle signifie que les gravitons peuvent présenter différentes formes, l’une d’entre elles étant dotée d’énergie négative. Comme ceci paraissait impossible, l’idée de gravitons dotés de masse, dite aussi de gravité massive, fut abandonnée.

Claudia de Rham la reprit et put élaborer une nouvelle définition de la gravité massive qui ne supposait pas de recourir à des gravitons ou particules d’énergie négative. Elle reçut pour cela un prix académique en 2020. Restait à prouver que la gravité pouvait se manifester sous la forme de gravitons.

Même si ces particules existaient et avaient une masse, elles devraient se manifester avec une force extrêmement faible, les rendant pratiquement indétectables.

On évoque souvent la vitesse de la lumière, mais jamais la vitesse de la gravité, vitesses auxquelles se déplacent les désormais célèbres ondes gravitationnelles étudiées à partir de 2015 par les interféromètres du programme LIGO. Ces ondes pourraient produire sous l’influence des gravitons des effets « arc en ciel » dans les très basses fréquences

La technologie permettant de détecter ces effets n’est pas encore disponible. Mais si elle y réussit, ce sera la preuve que les gravitons existent et qu’ils ont une masse.

De plus, cette découverte devrait selon Claudia de Rham permettre de mieux comprendra la mystérieuse énergie noire responsable de l’expansion de l’univers, ainsi que de nombreuses disposition de la Théorie des Cordes, encore actuellement pratiquement inutilisable.

Source

Cet article comporte outre leur traduction, des extraits et adaptations de Falling for gravity Newscientist 20 march 2024, p. 4O

Dans son discours à la Nation en date du 29 février, en dénonçant les menaces de guerre que ne cessaient de proférer contre lui certains intérêts occidentaux, Vladimir Poutine avait déclaré en s’adressant directement aux pays occidentaux «  Nous aussi avons des armes capables d’atteindre des cibles sur votre territoire.» Il avait également jugé que les menaces occidentales constituaient un « réel risque » de conflit par « armes nucléaires ». « Tout ce que (les Occidentaux) inventent en ce moment, ce avec quoi ils effraient le monde, tout cela constitue un réel risque d’un conflit avec une utilisation d’armes nucléaires, ce qui signifie la destruction de la civilisation » cf BFM TV

Immédiatement, diverses voix occidentales en avaient conclu qu’il menaçait ses adversaires de l’emploi d’armes nucléaires au moins tactiques. Ne fallait-il pas dans ces conditions et à titre préventif déclarer à la Russie une guerre conventionnelle suffisamment forte pour décourager le Kremlin de toute résistance.

Ceci pouvait être fait sans grand risque, disait-on, compte tenu de l’état prétendu de délabrement moral des conscrits russes engagés en Russie et du vieillissement du matériel. Par ailleurs les médias occidentaux multipliaient les reportages sur la douleur des mères et des épouses russes ayant perdu un des leurs.

Ces différents facteurs ont conduit des milieux politiques en Occident, ou plus exactement en Europe, les Etats Unis étant plus prudents, à recommander de déclarer une guerre préventive à la Russie, pour provoquer au minimum un changement de régime.

Ces bonnes âmes se rendent-elles compte qu’une guerre même de faible intensité déclarée par la France à la Russie se traduirait par le retour en France et dans leurs familles de milliers de cadavres à peine identifiables imprégnés de boue et d’immondice, là où il y avait des milliers de jeunes gens plein d’avenir.

La cause en vaudrait-elle la peine alors que la Russie ne menace que ceux qui l’attaqueraient.

En cosmologie, l’énergie sombre ou énergie noire est une forme d’énergie hypothétique remplissant uniformément tout l’Univers et dotée d’une pression négative,. Elle se comporte donc comme une force gravitationnelle répulsive,  contribuant ainsi à l’expansion de l’univers. Or on sait depuis un siècle que l’univers a été en expansion depuis ses origines. On a découvert plus récemment que cette expansion s’était nettement accélérée quelque six milliards d’années après le Big Bang.

Rappelons que dans le modèle cosmologique standard, l’univers observable est constitué de 5 % de matière baryonique  ou matière ordinaire, de 25% d’une hypothétique matière noire froide et de 70 % d’énergie sombre qui correspond à une certaine masse selon la formule  E = mc2

L’expansion est désormais observable. Installé sur un télescope dédié au sommet de l’observatoire américain de Kitt Peak (Arizona), l’Instrument spectroscopique pour l’énergie sombre (DESI) est doté 5.000 fines fibres optiques robotisées, dont chacune observe pendant vingt minutes une galaxie, ce qui permet de calculer son éloignement, et donc l’âge de l’univers quand cette galaxie a émis sa lumière.

En un an, DESI, travaillant pour une collaboration internationale de 70 institutions autour du Berkeley Lab américain, a déjà dressé une carte de six millions de sources lumineuses, galaxies et quasars, sur les 11 derniers milliards d’années de l’histoire de l’univers (qui a 13,8 milliards d’années). Elle en a annoncé les résultats dans une série d’articles scientifiques publiés dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics référencés ci-dessous.

La mission principale de DESI est d’aider à comprendre la nature de l’énergie sombre, un élément théorique supposé responsable d’une accélération de l’expansion de l’univers. En l’occurrence l’expansion se manifeste par l’éloignement croissant et toujours plus rapide des amas de galaxies entre eux, comme si l’espace qui les sépare n’en finissait pas d’augmenter.

Là où les deux matières (baryonique et noire) ralentissent cette expansion, l’énergie sombre, elle, l’accélère. Et elle a clairement le dessus, selon ce modèle baptisé Lambda-CDM, dans lequel Lambda désigne la constante cosmologique en lien avec l’énergie sombre.

Or quelques éléments pourraient indiquer que cette énergie noire a évolué avec le temps. L es données de DESI semblent montrer que la constante cosmologique Lambda ne serait pas réellement une constante. L’énergie noire aurait un comportement variable selon les époques considérées.

L’accélération de l’expansion aurait ainsi été  plus importante dans le passé, à partir de 6 milliards d’années, avant de diminuer dans les temps récents 

Le scénario d’une variation de l’énergie noire dans le temps reste à confirmer par de nouvelles données de DESI et celles d’autres instruments, comme le télescope spatial européen Euclid. Mais si cette décélération devait être confirmée, il faudrait alors prendre en compte le comportement variable de l’énergie sombre. En remplaçant par exemple la constante cosmologique par un champ de force lié à une particule – restant à identifier – qui modifierait la constante de l’énergie sombre.

Adapté de https://www.20minutes.fr/high-tech/sciences/4084961-20240404-vraiment-coup-frein-expansion-univers

DESI Y1 Results: April 4 Guide

La matière noire, que nous avons souvent évoquée dans les présentes chroniques, composerait plus de 70% de la matière dont serait constitué notre univers. Mais comme son nom l’indique, elle ne serait pas visible par nos instruments actuels. Elle ne se ferait connaître que par son poids et plus précisément par les effets gravitationnels qu’elle exerce sur les autres formes de matière présentes dans l’Univers.

A cet égard, l’observation d’une petite galaxie dite galaxie satellite se trouvant dans la Voie Lactée et venant s’être découverte, présente un intérêt particulier.

Au sein de la Voie Lactée, diverses galaxies satellites peuvent être observées, parmi lesquelles les Grand et Petit Nuages de Magellan, visibles à l’œil nu depuis l’hémisphère sud. Or récemment, des astronomes ont repéré une nouvelle galaxie satellite, la plus petite et la plus obscure jamais identifiée. Cette découverte permet de penser qu’il pourrait s’agir de l’une des galaxies les plus largement imprégnées de matière noire jamais observées.

Située dans la constellation de la Grande Ourse, à environ 30 000 années-lumière du Soleil, UMa3/U1 est une galaxie peu visible. À cause de sa luminosité extrêmement faible, de sa petite taille et de son nombre restreint d’étoiles, elle a longtemps échappé à la détection, malgré sa proximité relative. Les galaxies typiques, même les plus petites, comptent en effet des centaines de millions à des milliards d’étoiles, tandis qu’UMa3/U1 n’en comporte qu’une soixantaine. En fait, il existe des amas d’étoiles dans notre propre galaxie qui renferment plus d’étoiles que cette galaxie naine.

Les galaxies traditionnelles ont également des diamètres beaucoup plus grands, allant de milliers à des centaines de milliers d’années-lumière. En comparaison, la petite taille de UMa3/U1, qui mesure seulement dix années-lumière de diamètre, est plutôt caractéristique des amas ouverts, qui sont des regroupements d’étoiles moins liées gravitationnellement que celles constituant une galaxie.

La découverte de UMa3/U1 a été rendue possible grâce à une combinaison d’observations effectuées par le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) et le télescope Pan-STARRS à Hawaï, suivies d’une étude plus détaillée avec le spectrographe multi-objets à imagerie profonde (DEIMOS) de l’observatoire Keck. Ces observations ont confirmé que les étoiles de UMa3/U1 sont gravitationnellement liées, ce qui écarte ainsi l’hypothèse d’un simple regroupement d’étoiles aléatoire.

Bien que son nombre d’étoiles soit infime, UMa3/U1 intrigue les astronomes en raison de sa composition inhabituelle. Avec une masse équivalente à seulement seize fois celle du Soleil, cette galaxie est en effet bien en deçà des standards galactiques. Cependant, sa faible masse stellaire est contrebalancée par la présence probable de matière noire.

Selon la théorie cosmologique Lambda Cold Dark Matter (CDM), les galaxies naines comme UMa3/U1 sont entourées de vastes halos de matière noire, ce qui contribue à maintenir leur intégrité malgré leur faible masse stellaire.

Dans le cas de UMa3/U1, la présence de matière noire serait essentielle pour expliquer sa survie en tant qu’entité galactique distincte. Bien que sa masse stellaire soit relativement faible, les observations indiquent en effet que les étoiles de cette galaxie se déplacent ensemble de manière cohérente, ce qui suggère une cohésion gravitationnelle. Or, cette cohésion serait difficile à expliquer sans l’influence significative de la matière noire, qui contribue à maintenir les étoiles liées au sein de la galaxie malgré les forces de marée exercées par la Voie lactée environnante.

Ainsi, bien que UMa3/U1 puisse sembler insignifiante en termes de masse stellaire, cette galaxie fournit un laboratoire naturel pour sonder les interactions entre la matière ordinaire et la matière noire, éclairant ainsi notre compréhension de la structure à grande échelle de l’Univers.

Malgré les nombreuses questions soulevées par UMa3/U1, une chose est claire : cette découverte ouvre de nouvelles voies de recherche et de réflexion pour les astronomes du monde entier. Les observations futures, notamment avec le télescope Keck, pourraient fournir des indices supplémentaires sur la véritable nature de cette énigmatique galaxie.

Qu’elle soit le vestige d’un système stellaire mourant ou la représentante d’une nouvelle classe de galaxies, UMa3/U1 continuera longtemps à intriguer.

Les détails de l’étude sont publiés dans The Astrophysical Journal. On en trouve ci-dessous les références et l’abstract.

Sources

[Submitted on 16 Nov 2023 (v1), last revised 24 Feb 2024 (this version, v2)]

Ursa Major III/UNIONS 1: the darkest galaxy ever discovered?

Raphaël Errani, Julio F. Navarro, Simon E. T. Smith, Alan W. McConnachie

The recently discovered stellar system Ursa Major III/UNIONS 1 (UMa3/U1) is the faintest known Milky Way satellite to date. With a stellar mass of 16+6−5M⊙ and a half-light radius of 3±1pc, it is either the darkest galaxy ever discovered or the faintest self-gravitating star cluster known to orbit the Galaxy. Its line-of-sight velocity dispersion suggests the presence of dark matter, although current measurements are inconclusive because of the unknown contribution to the dispersion of potential binary stars. We use N-body simulations to show that, if self-gravitating, the system could not survive in the Milky Way tidal field for much longer than a single orbit (roughly 0.4Gyr), which strongly suggests that the system is stabilized by the presence of large amounts of dark matter. If UMa3/U1 formed at the center of a ~109M⊙ cuspy LCDM halo, its velocity dispersion would be predicted to be of order ~1km/s. This is roughly consistent with the current estimate, which, neglecting binaries, places σlos in the range 1 to 4km/s. Because of its dense cusp, such a halo should be able to survive the Milky Way tidal field, keeping UMa3/U1 relatively unscathed until the present time. This implies that UMa3/U1 is plausibly the faintest and densest dwarf galaxy satellite of the Milky Way, with important implications for alternative dark matter models and for the minimum halo mass threshold for luminous galaxy formation in the LCDM cosmology. Our results call for multi-epoch high-resolution spectroscopic follow-up to confirm the dark matter content of this extraordinary system.

Comments:
Subjects:	Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA)
Cite as:	arXiv:2311.10134 [astro-ph.GA]
	(or arXiv:2311.10134v2 [astro-ph.GA] for this version)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.10134

La glace de mer qui entoure le continent antarctique a atteint durant ces trois dernières années marquées par une fonte ininterrompue le niveau le plus bas jamais enregistré. S’agit-il d’une évolution irréversible résultant du réchauffement climatique ?

Le niveau de la glace antarctique variait jusqu’ici d’une façon difficile à modéliser, compte tenu de la difficulté à évaluer les facteurs dont il dépend. Il a souvent décru d’une année sur l’autre, quitte à remonter ensuite, en fonction notamment de l’importance des chutes de neige se produisant les années précédentes sur le continent.

Mais aujourd’hui les bas niveaux semblent devoir survenir chaque année. Le niveau de la glace n’a même pas remonté durant l’hiver antarctique précédent. Si ce niveau ne change pas dans les mois prochains, tous les chercheurs y verront la marque d’un réchauffement irréversible identique à celui attendu dans l’hémisphère Nord. Ils en concluront que leurs modèles statistiques ne fonctionnent plus.

Une difficulté de prévision tient au fait que les observations satellitaires du pôle sud sont récentes, les premières remontant à 1979. Tout laisse penser que les données relatives au réchauffement s’ajoutent à celles découlant de la variabilité climatique saisonnière.

Il reste que si les anciennes glaces permanente fondent définitivement, les conséquences sur tous les écosystèmes actuels seront considérables. La glace de mer apporte des aliments à tous les êtres vivants dans l’Antarctique, depuis les planctons jusqu’aux baleines. Par ailleurs elle protège les côtes des effets destructeurs des vagues de tempête.

Un dernier effet important du réchauffement de l’Antarctique doit être évoqué. Il diminuera les très importants courants d’eau froide et dense s’écoulant du continent quand celui-ci se réchauffe et qui y ajoutent de la fraicheur . Ralentir cette circulation ou la bloquer pourrait avoir partout des effets dévastateurs pour le climat et la vie marine.

Adapté de Fears grow over Antartic ice loss James Dinneen NewScientist 23 March 2024

De quoi serait faite la matière noire dont la cosmologie découvre chaque jour les effets, notamment l’équilibre gravitationnel des amas de galaxies, mais qui n’a jamais pu être mise en évidence? Précédemment les WIMP avaient paru pouvoir jouer ce rôle. Mais il est apparu qu’il n’en était rien.

Récemment une équipe de chercheurs de l’université de Hong Kong, dirigée par Amruth Alfred, a jugé possible d’observer la matière noire à partir d’un de ces effets supposés, dit gravitational lensing ou lentilles gravitationnelles. L’effet se produit quant un corps céleste massif, tel qu’ un amas de galaxies, infléchit suffisamment l’espace temps autour de lui pour courber la lumière comme au travers de lentilles cosmologiques. Celles-ci permettent d’agrandir l’image qui en est reçu.

Or les axions sont supposées être des particules si légères qu’elles se comporteraient comme des ondes et non comme des particules . Il en résulte que si une galaxie proche était entourée d’un halo d’axions, celui-ci permettrait d’observer les galaxies plus lointaines comme grandies au travers d’un télescope.

C’est bien ce qui se passe comme le relate l’article dont on trouva ci-dessous les références et l’abstract. Ceci n’est pas la preuve définitive de l’existence des axions supposées être les particules de matière noire recherchées. Mais les récentes expériences vont dans le bon sens. Ceci n’exclut pas l’existence d’autres types de particules de matière noire. Les recherches se poursuivront.

Référence

• Article
• Published: 20 April 2023

Einstein rings modulated by wavelike dark matter from anomalies in gravitationally lensed images

• Alfred Amrut and others, 

Nature Astronomy  7, 

pages 736–747 (2023)

Abstract

Unveiling the true nature of dark matter, which manifests itself only through gravity, is one of the principal quests in physics. Leading candidates for dark matter are weakly interacting massive particles or ultralight bosons (axions), at opposite extremes in mass scales, that have been postulated by competing theories to solve deficiencies in the Standard Model of particle physics. Whereas dark matter weakly interacting massive particles behave like discrete particles (ϱDM), quantum interference between dark matter axions is manifested as waves (ψDM). Here, we show that gravitational lensing leaves signatures in multiply lensed images of background galaxies that reveal whether the foreground lensing galaxy inhabits a ϱDM or ψDM halo. Whereas ϱDM lens models leave well documented anomalies between the predicted and observed brightnesses and positions of multiply lensed images, ψDM lens models correctly predict the level of anomalies remaining with ϱDM lens models. More challengingly, when subjected to a battery of tests for reproducing the quadruply lensed triplet images in the system HS 0810+2554, ψDM is able to reproduce all aspects of this system whereas ϱDM often fails. The ability of ψDM to resolve lensing anomalies even in demanding cases such as HS 0810+2554, together with its success in reproducing other astrophysical observations, tilt the balance toward new physics invoking axions.