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30/01/2009

Astronomie : Découverte d’une planète naine au-delà de Neptune

Une équipe américaine annonce la découverte d’un objet situé au-delà de Neptune. Il se trouve actuellement à 85 unités astronomiques (UA) du Soleil, soit 2,5 fois la distance de Pluton. Ses caractéristiques le classent parmi le groupe des planètes naines, qui compte déjà cinq membres (Éris, Pluton, Makemake, Haumea et Cérès).

Désignée sous le matricule 2007OR10, la nouvelle venue a une magnitude absolue de 1,9, qui la place au 7e rang des objets transneptuniens devant Quaoar (large de 1250 km). Pour connaître sa taille réelle, les chercheurs doivent déterminer la réflectivité de son sol (albédo) grâce à des observations dans l’infrarouge. Néanmoins, ils estiment cette taille entre 1200 et 1600km. C’est donc l’un des 30 plus gros corps du Système solaire, toutes catégories confondues.

Cette planète naine circule sur une orbite fortement excentrée comparable à celle d’Eris. Elle tourne autour de notre étoile en 557 années. Elle s'en approche au mieux à 34 UA, c’est-à-dire une distance comparable à celle de Pluton. À l’inverse, elle s’en éloigne jusqu’à 101 UA, et devient alors le deuxième objet connu le plus lointain du Système solaire après Sedna (dont les caractéristiques physiques sont proches).

Cette découverte montre notre méconnaissance des confins du Système solaire. La découverte du premier transneptunien autre que Pluton date de 1992. Michael Brown, du Caltech, codécouvreur de 2007OR10, estime à 50 le nombre de ces objets. Nous ne sommes qu’au début d’un long inventaire.

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Vue artistique d'un transneptunien. Crédit : NASA/JPL/CALTECH/Ciel et Espace

JL Dauvergne, le 29 janvier 2009

Source :
http://www.cieletespace.fr/evenement/2805_decouverte-d-un...

 

Astronomie : Découvertes scientifiques

Découverte
La voie lactée en excès de vitesse

Notre galaxie tourne environ 160 000 km/h plus vite qu'on ne le pensait, selon une étude réalisée avec le VLBA, un système de dix radiotélescopes couvrant le territoire américain. Cela signifie qu'elle a une masse 50% plus importante que les précédentes évaluations, ce qui la hisse au rang de la galaxie d'Andromède, sa voisine. Plus massive, elle exercerait donc une plus puissante force d'attraction gravitationnelle, et entrerait plus rapidement en collision avec les galaxies voisines. Cette étude montre aussi que la spirale de la Voie lactée compte sans doute quatre et non deux bras de gaz et de poussières, qui sont autant de pépinières d'étoiles.
 

Astrophysique

L'énergie noire contraint les galaxies

Personne ne connaît la nature de l'énergie noire, pourtant des astronomes viennent d'en mesurer pour la première fois les effets sur de grandes structures de l'Univers. A l'aide de l'observatoire spatial en rayons X Chandra, l'équipe d'Alexey Vikhlinin, de l'observatoire Smithsonian d'astrophysique de Harvard (Etats-Unis), a en effet démontré que cette mystérieuse énergie freine la croissance des amas de galaxies.
Mise en évidence en 1998, l'énergie noire représente plus de 70% de la densité totale de l'Univers. Elle est dotée d'une pression négative, agissant ainsi comme une force répulsive. Depuis quatre à cinq milliards d'années, cette force semble surpasser la force gravitationnelle, soumettant l'Univers à une expansion accélérée. De leur côté, les amas de galaxies sont les objets les plus massifs de l'Univers, rassemblant des centaines, voire des milliers, de galaxies.
Alexey Vikhlinin a étudié quatre-vingt-six de ces amas depuis l'époque de leur formation, il y a quelque dix milliards d'années, jusqu'à aujourd'hui. Il a notamment réussi à les «peser» en mesurant les émissions en rayons X du gaz chaud dans lequel ils baignent, émissions directement liées à la masse des amas. Au cours des premiers milliards d'années de leur existence, donc, la force gravitationnelle a permis aux amas d'accroître leur masse régulièrement, par rassemblement de galaxies. Mais ce rythme de croissance a commencé à ralentir il y a environ 5,5 milliards d'années. Selon le chercheur, l'énergie noire a pris alors le dessus et étiré l'espace, freinant ainsi le regroupement des galaxies.

 
 
Le coeur galactique se dévoile

Jamais encore le coeur de la Voie lactée ne s'était dévoilé avec autant d'acuité que sur cette image composite réalisée à partir des données infrarouges des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer. Cette région centrale de la Galaxie est en effet obscurcie par d'épais nuages de poussières, qui dissimulent les lumières de ses étoiles, excepté en infrarouge. Cette image a ainsi pu révéler une nouvelle population d'étoiles massives et des détails inédits dans les structures complexes du gaz ionisé qui s'enroule autour de la région centrale, d'un diamètre de 300 années-lumière.

Source : 
http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p744/articles/a392299.html

La recette des planètes

Les grosses planètes gazeuses du type Jupiter se formeraient bien plus rapidement que les planètes rocheuses : 20 à 30 millions d'années pour la Terre contre 2 à 3 millions d'années pour Jupiter. Ce résultat d'une équipe de l'université Harvard (Etats-Unis) est fondé sur des observations du télescope Spitzer de la Nasa qui a scruté l'amas stellaire NGC 2362 âgé de 5 millions d'années : les disques protoplanétaires autour de ces étoiles ne contenaient presque plus de gaz, ce qui lais se supposer que les géantes gazeuses s'étaient déjà formées.

Source :  
http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p744/articles/a392300.html

Radiostronomie

La Chine construit un observatoire géant

Le 26 décembre dernier, les officiels chinois se sont rassemblés près de Dawodang, dans la province du Guizhou, au sud de la Chine, pour poser la première pierre du plus grand radiotélescope au monde, nommé Fast (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope). Après 14 ans d'études, les Chinois ont choisi la dépression naturelle d'une région karstique peu peuplée, et donc sans pollution électromagnétique, pour installer la coupole de 500 m de diamètre du futur instrument. Cette antenne, vaste comme 30 terrains de football, sera formée de 4600 panneaux.
Lorsqu'il sera mis en service vers 2013, Fast détrônera la coupole d'Arecibo (Porto Rico), l'actuel plus grand radiotélescope avec un diamètre de 305 m. Objectif : traquer les pulsars, les galaxies lointaines et autres sources cosmiques brillant en ondes radio comprises entre 70 mégahertz et 3 gigahertz. Fast servira également l'ambitieux programme spatial de Pékin, puisqu'il permettra de surveiller les satellites en orbite, de détecter les débris spatiaux et de communiquer avec les futures sondes d'exploration chinoises.

Source : http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p744/articles/a392286.html

L'ionosphère se contracte

L'ionosphère se contracte

La frontière entre la haute atmosphère de la Terre et l'espace interplanétaire s'est considérablement abaissée, révèlent les données du satellite Air Force de la Nasa : elle se trouve aujourd'hui autour de 420 km d'altitude durant la nuit et 800 km le jour, contre 640 km et 960 km avant avril 2008. Ce «tassement» ionosphérique serait dû à l'activité ultraviolette du Soleil

Source : http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p744/articles/a392277.html

Astronomie : HD 189733b, l'exoplanète aux portes de la vie


La détection de carbone et d'eau dans l'atmosphère d'une exoplanète - hors de notre système solaire - précise l'espoir de trouver un jour une vie extraterrestre.

Il aura suffit d'un peu de vapeur d'eau (H2O) et de dioxyde de carbone (CO2) pour enflammer les esprits ! Détecté début décembre sur l'exoplanète HD189733b, elle-même découverte en 2005 à 63 années-lumière de nous, dans la constellation du Petit Renard, ce cocktail essentiel à la vie sur Terre emballe l'imagination : se pourrait-il que nous ayons enfin trouvé le berceau d'une vie extraterrestre ? Las ! ce monde extrasolaire est un véritable enfer. Il est impossible de prendre pied sur cette géante gazeuse de la taille de Jupiter. Circonstance aggravante, elle orbite tout près de son étoile en 2,2 jours (la durée de son année), ce qui en fait une fournaise à plus de 1000 °C. Autre particularité : elle est synchronisée avec cette étoile, autrement dit elle présente toujours la même face à son soleil, une face jour très chaude, l'autre étant perpétuellement plongée dans la nuit plus froide. Dans un monde aussi hostile, la vie telle que nous la connaissons n'a aucune chance d'éclore...
Reste que cette brûlante intimité avec son étoile rend HD189733b particulièrement in- téressante pour les astronomes : elle est la plus brillante des exoplanètes connues à transiter devant son astre stellaire, et donc la plus facile à observer. Chaque fois qu'elle lui passe devant, une mini-éclipse a lieu. Les différences de luminosité dues à ces éclipses permettent d'obtenir le spectre de la planète et d'analyser chimiquement son atmosphère, chaque gaz ayant une empreinte particulière dans les longueurs d'onde.

L'énigme du méthane. C'est avec cette méthode et le télescope spatial Hubble qu'une équipe internationale menée par Mark Swain, astrophysicien à la Nasa, a donc annoncé en décembre avoir découvert pour la première fois du dioxyde de carbone dans l'atmosphère d'une planète hors de notre système solaire. «Si cette détection est réelle, il s'agit d'un résultat surprenant, qui ne correspond pas à ce que prédisent les modèles d'atmosphère», commente Alain Lecavelier des Etangs, chercheur à l'Institut d'astrophysique de Paris. En mars 2008, HD 189733b avait d'ailleurs déjà créé la surprise après l'annonce d'une détection de méthane dans son atmosphère. Une découverte difficilement compréhensible selon Alain Lecavelier, «car nos modèles nous indiquent que lorsque la température dépasse 1000 °C dans l'atmosphère planétaire, le méthane se transforme en monoxyde de carbone. Il y a là quelque chose qui nous échappe».

L'exoplanète HD 189733b réservait encore une surprise, puisque début décembre également, une autre équipe américaine, dirigée par l'Italienne Giovanna Tinetti, de l'Agence spatiale européenne, et l'Américain Carl Grillmair, du California Institute of Technology (Caltech), a annoncé avoir découvert dans son atmosphère de la vapeur d'eau ! Ce coup d'éclat a été réalisé à l'aide du télescope spatial en infrarouge Spitzer de la Nasa. Le plus surprenant était finalement de ne pas avoir encore repéré cette molécule, l'une des plus communes dans l'Univers. L'an passé, une première détection s'était révélée peu solide. Selon Carl Grillmair, ces retards et ces ratés étaient dus au mauvais temps. Décrite par le chercheur, la météo de HD 189733b est en effet très peu engageante : tempêtes titanesques, vents hurlant à des milliers de km/h, épais nuages en haute atmosphère. Autant d'éléments qui auraient pu contrarier, selon Carl Grillmair, la détection des molécules d'eau dans la basse atmosphère. Pour l'heure, cette météorologie apocalyptique n'est encore qu'une hypothèse.

Carbone, vapeur d'eau, méthane... il ne manque plus à HD 189733b que de l'oxygène pour avoir dans ses limbes le quarté gagnant, la combinaison de «biotraceurs» qui nous permettra un jour de déterminer si une planète est «vivable». Encore faudrait-il qu'elle soit «habitable», c'est-à-dire faite de roches et non de gaz, et située à distance idéale de son étoile, assez loin pour que l'eau ne soit pas transformée en vapeur, mais assez près pour que son eau ne se transforme en glace. Bref, un monde où coulerait de l'eau liquide, «ce que nous n'avons encore jamais détecté ailleurs que sur Terre», souligne Jean Schneider, spécialiste des exoplanètes à l'observatoire de Paris. Sans doute la rencontre avec des extraterrestres n'est-elle pas pour demain, mais les planètes extrasolaires bousculent déjà nos théories. Depuis la découverte de la toute première, en 1995 (lire l'encadré ci-dessus), nous allons de surprise en surprise. La majorité des 333 exoplanètes recensées à ce jour sont des jupiters chaudes, des boules de gaz géantes et brûlantes, qui ne sont peut- être pas les plus communes dans l'Univers mais simplement les plus faciles à détecter. Ces drôles d'astres ont dans un premier temps bouleversé les modèles de formation planétaire. Aujourd'hui, ils pourraient bien obliger les astronomes à reconsidérer leurs modèles d'atmosphères. En attendant de détecter d'éventuelles cousines de la Terre, les astronomes se font la main sur ces jupiters chauds, forgeant des techniques de détection qui leur permettront demain d'explorer à distance des mondes plus accueillants.

Repères

LA PLUS LEGERE : MOA- 2007-BLG-192-Lb est depuis 2008 la plus légère des exoplanètes, avec une masse de 3,3 fois celle de la Terre. Il s'agit d'une des rares planètes rocheuses connues.

LA PLUS MASSIVE : HD 162020 a une masse de 14 fois celle de Jupiter et fait le tour de son étoile en un peu plus de huit jours.

LA PLUS RAPIDE : elle fait partie d'un groupe de cinq planètes filantes découvertes en 2006 dans le bulbe galactique qui orbite autour de son étoile en moins d'une journée ! Il constitue la classe des Ultra Short Period Planet (USPP), planètes à période ultracourte.

LA PLUS LENTE : 55 Cnc Ad met 4517 jours à faire le tour de son étoile. Massive comme quatre Jupiter, elle est située à environ cinq fois la distance Terre-Soleil.

LA PLUS GREGAIRE : Depuis 2007 et la découverte d'une cinquième planète autour de l'étoile 55 Cancri, cette cohorte détient le titre de système extrasolaire le plus «peuplé» connu à ce jour.

LA PLUS ETOILEE : HD 188753 Ab gravite dans un système à trois étoiles situé à à 149 années-lumière de la Terre. Détectée en 2005, la planète orbite autour d'une de ces trois étoiles en moins de quatre jours.

LA MOINS ETOILEE : Oph 162222-240515 est un couple de planètes qui tournent l'une autour de l'autre, sans étoile à leurs côtés. Ce système atypique a été découvert en 2006.

LA MOINS DENSE : HAT-P-1b atteint 1,38 fois la taille de Jupiter mais est moitié moins massive. Découverte en 2006, elle a une densité inférieure à celle du liège et pourrait flotter sur de l'eau...

Les découvertes s'accélèrent depuis treize ans

En octobre 1995, Michel Mayor et Didier Queloz, de l'observatoire de Genève, provoquent un véritable coup de tonnerre en annonçant la découverte d'une planète autour de l'étoile 51 Pegasi, à 40 années-lumière de la Terre. Cette planète, détectée à l'observatoire de Haute-Provence, est considérée aujourd'hui comme la première exoplanète jamais recensée autour d'une étoile de type solaire. La moisson des planètes situées hors de notre système solaire commence et il ne faudra que quatre ans pour mettre la main sur le premier système à plusieurs planètes autour de l'étoile, Upsilon Andromedae, à 44 années-lumière de nous. Puis, en 2001, l'Américain David Charbonneau, du Caltech, décèle pour la première fois la présence d'une atmosphère autour de l'exoplanète de l'étoile HD 209458. En 2006, le Français Jean-Philippe Beaulieu et son équipe découvrent OGLE-2005-BLG-390Lb, sans doute la première exoplanète tellurique connue, avec une masse de seulement cinq fois celle de la Terre. Située à 22 000 années-lumière, elle a une température de surface estimée à - 220 °C. Novembre 2008 aura connu un nouveau coup d'éclat dans cette moisson avec la publication des trois premières images directes d'exoplanètes : un système de trois planètes, HR 8799 à 140 années- lumière de nous (voir S. et A . n° 742, décembre 2008), une jeune planète orbitant autour de l'étoile Fomalhaut, à 25 années-lumière de nous, et enfin une planète gravitant autour de Bêta Pictoris, à 70 années-lumière de la Terre. Cette dernière intéresse beaucoup les astronomes, car elle est localisée à 8 UA (unité astronomique, c'est-à-dire la distance Terre-Soleil, environ 150 millions de km) de son étoile, soit la distance approximative de Saturne dans notre système solaire, et évolue au sein d'un disque de débris semblables à des embryons d'astéroïdes. Un disque de comètes avait déjà été détecté dans ce système, qui est sans doute à l'image de notre système solaire dans sa prime jeunesse. Bêta Pictoris est en effet un bébé étoile, âgé d'à peine 12 millions d'années contre 5 milliards pour notre Soleil...

Source : http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p744/articles/a392340.html

24/01/2009

Découverte scientifique : La première téléportation quantique à grande distance entre atomes !

 

Jusqu’à présent, la téléportation à distance macroscopique restait confinée aux photons. Du côté des atomes, on savait la réaliser mais à l'échelle microscopique. Un groupe de chercheurs de l’université du Maryland vient de réussir l'exploit, en téléportant des états quantiques entre deux ions séparés par une distance de un mètre. Bientôt sur Internet ?

L’intrication quantique est probablement le phénomène physique qui symbolise le plus les mystères et la magie de la mécanique quantique. C’est en effet lui que l’on retrouve au cœur du fameux effet EPR et du non moins célèbre paradoxe du chat de Schrödinger. Lorsque deux particules sont dans un état d’intrication quantique, toute mesure de l’état de l’une d’entre elles, comme sa position, sa vitesse ou encore son spin réagit instantanément sur l’état de l’autre, quand bien même l’un se trouverait dans la Voie lactée et l’autre dans la galaxie d’Andromède.

Grâce à ce phénomène, il est possible de téléporter de l’information quantique d’un système physique à un autre. Cette information se présente sous la forme non pas de bits classiques mais de qubits.

On sait qu’on peut représenter, bien que cela soit une analogie trompeuse, le spin des des électrons et des noyaux d’atomes par des petites sphères en rotation. Le spin est alors un moment cinétique mais il ne peut exister, pour un électron, que sous deux états dits haut et bas qui correspondent aux deux sens de rotation autour d’un axe donné de la représentation imagée de l’électron.

Si l’on associe un bit d’information à l’orientation du spin d’un électron dans un atome alors on pourra prendre par convention la valeur « 0 » pour un spin bas et un « 1 » pour un spin haut. La magie quantique permet alors d’avoir une superposition de ces deux bits d’informations qui sont donc simultanément présents. C’est un qubit d’information.

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Cliquer pour agrandir. Schémas illustrant les principes des qubits portés par un ion et l'intrication entre deux d'entre eux. Crédit : IEEE

Transmettre une information d'un ion à autre, sans lien matériel

Cette situation se présente facilement dans le cas d’ions, par exemple ceux de l’ytterbium. En mettant en interaction deux de ces ions, grâce à un faisceau laser, on peut en réaliser l’intrication. Ils ne forment alors plus qu’un seul système quantique dans une superposition d’états.

On peut s’en servir pour observer l’effet EPR car, même en séparant ensuite les deux ions, toute mesure de l’état quantique de l’un agira instantanément sur l’état quantique de l’autre. Ainsi, si l’on veut savoir par une observation si l’état d’un des ions est un qubit de valeur « 0 » ou « 1», et si cet ion était dans une superposition de ces deux états, il se produira une projection de l’état de cet ion vers un état caractérisé par un électron de spin haut ou bas. A cause de l’effet d’intrication, le second ion verra l’état du spin de son électron modifié.

C’est ce genre de jeu que pratiquent Christopher Monroe et ses collègues du Joint Quantum Institute (JQI) à l’université du Maryland.

Deux ions d’ytterbium ont été piégés dans deux cavités différentes. Le premier a été doté d’un qubit d’information et on a l’a ensuite intriqué avec le second ion présent dans un autre piège à ions distant d'un mètre, grâce à une impulsion laser.

En observant le premier ion, une superposition d’état est détruite provoquant l’émission d’un photon pouvant posséder deux états d’énergie possible. L’information portée par le premier ion est alors détruite mais, à cause de l’intrication de cet ion avec le second, l’état du deuxième ion est changé de sorte qu’il enregistre d’une certaine façon l’information qui se trouvait dans le premier.

En fonction de l’énergie du photon émis par le premier ion, on sait quels types d’opérations on peut faire subir au second pour qu’il restitue l’information concernant le premier. Les chercheurs ont constaté qu’il y avait bien eu téléportation de l’état quantique du premier ion sur le second.

Une expérience similaire avait déjà été réalisée en 2004 avec des ions mais la téléportation n’avait été faite que sur des distances microscopiques. La téléportation d’états quantiques avait déjà été réalisée, là aussi il y a des années, sur de grandes distances mais avec des photons. C’est donc la première fois que l’on réalise une téléportation d’états quantiques avec de la matière sur des distances macroscopiques. Cette performance est importante car elle rend un peu plus crédible la future réalisation d’un véritable Internet quantique pour le transfert d’informations, par exemple cryptées.

Source: http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/physique-1/d/la-...

 

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21:09 Publié dans Découvertes Astronomie, Découvertes Scientifiques, Science | Lien permanent | |  Imprimer |  Facebook | | | | Pin it!