Dernières nouvelles du cosmos

L'astronome Vera Rubin a changé notre façon de penser l'univers en montrant que les galaxies sont principalement de la matière noire.

Par une nuit sèche et claire à l'observatoire de Kitt Peak dans les montagnes du sud de l'Arizona, Rubin a observé de près les spectres des étoiles dans la galaxie d'Andromède pour déterminer leurs vitesses. Les conditions d'observation étaient parfaites, sinon pour la chaleur qui montait du désert de Sonora en contrebas. Rubin a alterné entre manger des cornets de crème glacée et développer des expositions juste prises par son collègue, Kent Ford, dans la terrasse d'observation. C'était leur première nuit réussie à déterminer la vitesse de rotation des étoiles de la galaxie autour de son centre (ce que les astronomes appellent la courbe de rotation). C'était en 1968 et les mouvements des galaxies étaient encore un mystère.

«Les surprises sont venues très rapidement», se souvient Rubin des années plus tard dans un récit écrit de sa vie. «À la fin de la première nuit, nous étions déconcertés par la forme de la courbe de rotation.»

La courbe de rotation était plate, ce qui signifie que les étoiles dans les spirales extérieures de la galaxie étaient en orbite à la même vitesse que les étoiles proches du centre. Plus alarmant encore, les étoiles dans les spirales extérieures tournaient si vite qu'elles auraient dû se séparer. La masse d'étoiles visibles n'était pas suffisante pour maintenir la galaxie ensemble. Il manquait une quantité extraordinaire de matière.

La galaxie d'Andromède est devenue la première de nombreuses galaxies avec des courbes de rotation inexplicables, que Rubin a observées avec Ford. Les décennies de découvertes de Rubin ont révélé qu'il y avait beaucoup plus dans l'univers qu'il n'y paraît. Le cosmos était rempli de matière noire .

Découvrir l'obscurité
L'astronome suisse Fritz Zwicky a proposé pour la première fois l'existence de la matière noire en 1933 après avoir observé le mouvement des galaxies dans l' amas de coma . L'amas de galaxies qu'il a observé aurait dû se séparer s'il n'y avait pas de masse supplémentaire les maintenant ensemble. Faute de preuves supplémentaires, son idée a été rapidement rejetée par la communauté scientifique.

Grâce en grande partie aux travaux de Rubin, les scientifiques estiment désormais que seulement 20% environ de la matière de l'univers est visible. L'autre 80% est de la matière noire.

Mais qu'est-ce que la matière noire?

"Nous ne savons pas", a déclaré Regina Caputo, astrophysicienne au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Nous savons ce que ce n'est pas. Ce n'est pas composé de matière" normale "comme les protons, les neutrons, les électrons ou les neutrinos. Nous savons que c'est stable. Nous savons qu'il n'est pas chargé. Nous avons une gamme de masses que cela peut être. Mais au-delà, nous ne l'avons pas encore compris. "

Inspirée par Rubin, Caputo a passé la majeure partie de sa carrière à essayer de détecter la matière noire. Elle utilise actuellement des observations aux rayons gamma du télescope spatial à rayons gamma de Fermi pour trouver des signes de matière noire dans le cœur des galaxies.

Les premières années de Rubin
L'affinité de Rubin pour l'astronomie a commencé à un jeune âge. Elle est née le 23 juillet 1928 de deux parents immigrants juifs qui ont encouragé les intérêts scientifiques de Rubin dès le début. Son père l'aida à construire un télescope en carton qu'elle utilisait pour photographier le mouvement des étoiles. Sa mère a persuadé le bibliothécaire de laisser Rubin acheter des livres scientifiques dans la section pour adultes de la bibliothèque locale. Mais c'était surtout la curiosité éternelle de Rubin qui la poussait.

«Vers l'âge de 12 ans, je préférerais rester éveillé et regarder les étoiles plutôt que de m'endormir», a déclaré Rubin dans une interview avec Alan Lightman en 1989 . «J'ai commencé à apprendre. J'ai commencé à aller à la bibliothèque et à lire. Mais c'était au départ juste de regarder les étoiles de ma chambre que j'ai vraiment fait. Il n'y avait rien de plus intéressant dans ma vie que de regarder les étoiles tous les soirs.

Son désir d'apprendre a toujours éclipsé la solitude qu'elle ressentait en tant que femme dans le domaine de l'astronomie. Selon le Musée américain d'histoire naturelle , Rubin était la seule étudiante en astronomie de sa promotion de 1948 au Vassar College, entièrement réservé aux femmes, à New York. Lorsqu'elle a tenté de postuler à Princeton pour des études supérieures, ils l'ont refusée parce que le programme d'astronomie n'acceptait pas les étudiantes. Imperturbable, elle a fréquenté les universités Cornell et Georgetown pour des écoles supérieures.

À Georgetown, elle devait trouver un équilibre entre la famille et la recherche. Avec un enfant à prendre en charge et un autre en route, elle a commencé ses études doctorales en suivant des cours le soir. Son mari, Robert Rubin, la conduirait à l'université, l'attendant dans la voiture pendant qu'elle étudiait.

Des années plus tard, elle deviendrait la première femme autorisée à observer au célèbre observatoire Palomar - le même observatoire que Fritz Zwicky utilisait pour observer le groupe Coma. Voyant que la seule salle de bain de l'observatoire était étiquetée «HOMMES», elle a dessiné une femme en jupe et l'a collée sur la porte.

Les recherches de Rubin au début de sa carrière ont été largement rejetées par ses collègues. Sa thèse de maîtrise sur les mouvements à grande échelle des galaxies a été controversée. Sa thèse de doctorat a été largement ignorée.

Voulant éviter des domaines de recherche plus compétitifs ou litigieux, Rubin a commencé des recherches sur la rotation des galaxies. Cela a conduit Rubin à un poste permanent à la Carnegie Institution à Washington DC, où elle a rencontré et fait équipe avec Kent Ford.

L'héritage de Rubin
Rubin a poursuivi ses recherches en dévoilant la présence de matière noire dans de nombreuses galaxies pendant le reste de sa carrière. La quantité croissante de preuves issues de ses recherches rendrait le cas de la matière noire indéniable.

En reconnaissance de ses contributions à l'astronomie, elle a été élue à la National Academy of Science en 1981. En 1993, le président Bill Clinton lui a décerné la National Medal of Science. Bien qu'elle ait été négligée par le comité Nobel, elle a été et est restée une source d'inspiration pour les femmes scientifiques.

"Je me suis vraiment identifié à ses difficultés pour obtenir un poste permanent", a déclaré Caputo à Space.com. "Elle a rebondi d'un travail à l'autre pendant plus d'une décennie. Cependant, sa lutte m'a incité à continuer à pousser, à faire ce que j'aime et à croire vraiment que quelque chose va marcher. Et maintenant, je suis un scientifique à la NASA."

Rubin est décédée le jour de Noël en 2016, à 88 ans. Elle est commémorée dans le système solaire. Vera Rubin Ridge dans le cratère Gale sur Mars et l'astéroïde, 5726 Rubin, ont été nommés en son honneur. Ses quatre enfants ont hérité de sa curiosité pour l'univers, chacun détenant un doctorat en sciences.

"Ma vie a été un voyage intéressant", écrivait Rubin en 2011. "Je suis devenu astronome parce que je ne pouvais pas imaginer vivre sur Terre et ne pas essayer de comprendre comment fonctionne l'Univers."

Matt Robinson
@Astromackem
· 22 nov.
WOW!! The #aurora was dancing like crazy tonight right outside our door!!
There's a great chance of seeing it at high latitudes in the US.

UN TROU NOIR SURPRIS EN TRAIN D’EXPULSER DE LA MATIÈRE, À PLUS DE 99% DE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE !
EXCLUS WEB, INVISIBLE, SCIENCES by JOURNALMAMATER 6 OCTOBRE 2020

Le 21 décembre 2020, la conjonction entre Saturne et Jupiter sera la plus favorable depuis près de 400 ans. Mais dès maintenant vous pouvez les contempler dans le même champ avec une paire de jumelles, une longue vue ou même un télescope à faible grossissement.
« Le 21 décembre 2020, Jupiter passera à 6’ seulement de Saturne ; il s’agira du plus fort rapprochement géocentrique des deux planètes depuis le 16 juillet 1623, qui fut de 5’ », annonçait l’astronome Jean Meeus dans un article de référence publié en 1980. Dans les semaines qui viennent, nous allons observer le rapprochement inexorable des deux planètes pour cette rencontre exceptionnelle.

Cela se passe le soir, en fin de crépuscule, vers le sud-ouest. Cherchez un site bien dégagé car les astres à épingler sont situés autour de 10° de l’horizon. Ceci fait, les deux planètes sont immanquables car ce sont les deux astres les plus lumineux dans cette direction.

Deux géantes dans un mouchoir de poche
Le point d’orgue aura donc lieu quatre jours avant Noël. Ce soir-là, les deux planètes seront à touche-touche à l’œil nu. Songez que c’est seulement un cinquième de la taille apparente de la Lune ! Au télescope, il sera possible d’observer les deux plus grosses planètes du Système solaire dans le même champ, à fort grossissement. La seule inconnue reste la météo… Donc, commencez dès maintenant à observer Jupiter et Saturne chaque fois que c’est possible, car leur phase d’approche est également intéressante.

Le 1er décembre par exemple, elles ne sont plus qu’à 2°10’ l’une de l’autre. Elles entrent donc toutes les deux largement dans le champ de jumelles. À 10x de grossissement, on distingue sans peine les quatre satellites principaux de Jupiter. Si vous avez un oculaire à grand champ (70° et plus), poussez le grossissement à 25 ou 30 fois. Il sera, là encore, possible d’observer les deux astres dans le même champ. Ces grossissements sont suffisants pour deviner les anneaux de Saturne et discerner quelques nuances sur le disque de Jupiter.

Le 10 décembre 2020, les deux planètes se sont encore rapprochées de 1°. Il est alors possible de grossir 50 à 70 fois selon l’oculaire choisi. Autre date à retenir avant la Grande Conjonction : le 17 décembre. Ce soir-là, le fin croissant de Lune vient se glisser à 7° des deux planètes géantes.

Sur K2-141b, la pluie est faite de roches, il y a un océan de lave de plus de 100 km de profondeur, et les vents soufflent à une vitesse quatre fois supérieure à celle du son.

"C'est une planète très excitante, avec des conditions météorologiques extrêmes, de la pluie et de la neige minérales, et un vent supersonique", déclare l'astronome et principal auteur Tue Giang Nguyen à la BBC.

"Ce n'est pas un endroit où il fait bon vivre, mais c'est une planète sympa pour étudier des choses bizarres que l'on considère comme acquises sur Terre", ajoute son collègue, le professeur Nicolas Cowan.

Avec une équipe d'astronomes de l'Inde et du Canada, ils ont publié un nouvel article sur les dernières découvertes de K2-141b, une planète rocheuse tout comme la Terre... ou peut-être pas tout à fait.

K2-141b, également connu sous le nom plus poétique de EPIC 246393474.01, se trouve à 202 années-lumière de nous, dans la constellation du Verseau.

C'est un monde ardent et inhospitalier où le temps passe vraiment à toute allure : K2-141b orbite si étroitement autour de son étoile qu'une année se termine en moins de sept heures.

Son étoile est ce que les astronomes appellent une "naine orange" - extrêmement plus froide que notre Soleil - et elle est si petite qu'elle ne peut être vue de la Terre.

"C'est une planète de lave", affirment les scientifiques qui analysent et interprètent ses données à l'Institut indien d'éducation et de recherche scientifique (Kolkata, Inde), à l'Université de York (Tor:onto, Canada) et à l'Université McGill (Montréal, Canada).

C'est aussi une "super-Terre", car bien qu'elle ne soit pas beaucoup plus grande que notre planète, sa masse est environ cinq fois plus importante (ce qui signifie que l'attraction gravitationnelle de K2-141b est cinq fois plus forte que celle de la Terre).

Bien que K2-141b ait été découverte en 2018 par la "mission K2" du télescope spatial Kepler, les chercheurs commencent à découvrir ses merveilles seulement maintenant.

Bien que K2-141b fasse le tour de son étoile en quelques heures, elle ne tourne pas sur elle même, comme le fait la Terre.

"Cela signifie que les deux tiers de la planète sont toujours exposés à la lumière comme une éternelle journée, et les températures ici peuvent atteindre jusqu'à 3 000 °C", explique le professeur Cowan.

En revanche, le côté opposé est toujours dans le noir, et les températures chutent jusqu'à -200C.

Ces changements drastiques de température entraînent des conditions météorologiques extrêmes... et ce que les astronomes ont appelé une "pluie rocheuse".

Imaginez le cycle de l'eau sur Terre pendant une minute : l'eau s'évapore du sol, elle forme des nuages dans l'atmosphère, il pleut pour réapprovisionner les lacs et les océans, et le processus recommence.

"Eh bien, sur le K2-141b, c'est exactement la même chose, mais avec des roches", dit le professeur Cowan.

"Ce qu'il faut garder à l'esprit, c'est que, sur cette planète, tout est fait de roche", dit-il.

La chaleur du côté de la lumière du jour de la planète est "si extraordinairement élevée que la roche se vaporise et que les minéraux s'élèvent dans sa fine atmosphère". C'est bizarre, mais excitant !"

"Mais il n'y a littéralement aucune atmosphère du côté nocturne de la planète, qui est super froide, solide et gelée", précise-t-il.

Ce changement drastique de pression et de température entre la partie claire (chaude) et la partie sombre (froide) de la planète génère des vents supersoniques - des vitesses allant jusqu'à 5 000 km/h.

Ces vents "transportent la vapeur de roche sur la face nocturne de la planète, où elle se condense en gouttelettes de roche", explique le professeur Cowan.

"En gros, on se retrouve avec de la pluie de roches, et parfois même de la neige de roche, qui tombent sur l'océan de magma en dessous", souligne-t-il.

"Cette étude est la première à faire des prévisions sur les conditions météorologiques sur K2-141b", soutient M. Nguyen, qui se réjouit car elles peuvent être détectées "à des centaines d'années-lumière de distance avec les télescopes de nouvelle génération".

Tout cela est très intéressant, mais pourquoi est-ce important pour nous, Terriens ?

"L'étude de K2-141b peut nous aider à mieux comprendre le passé de la Terre, car elle était aussi autrefois un monde englouti dans le magma", explique l'auteur principal, M. Nguyen.

"Les planètes de lave nous donnent un aperçu rare à ce stade de l'évolution planétaire", souligne le professeur Cowan. "Toutes les planètes rocheuses, y compris la Terre, ont commencé comme des mondes en fusion, mais se sont ensuite rapidement refroidies et solidifiées".

Ainsi, en en apprenant davantage sur K2-141b, nous pourrions mieux comprendre comment la Terre est née. Mais il y a une motivation supplémentaire pour continuer à chercher...

"Elle peut servir de base pour de futures études sur d'innombrables planètes de lave encore à découvrir. C'est une étape essentielle pour l'exploration de planètes semblables à la Terre ou de mondes habitables au-delà de notre système solaire", déclare M. Nguyen.

"Ces planètes de lave sont très amusantes et nous permettent d'étudier toutes sortes de choses bizarres", affirme son collègue, le professeur Cowan.

Si vous n'avez pas accès à un télescope de plusieurs millions de dollars, mais que vous souhaitez vous plonger dans l'astronomie de votre propre fauteuil, vous pouvez toujours consulter K2-141b et ses environs sur le catalogue de la NASA, qui offre un gros plan fantastique avec des modèles scientifiquement précis.