Une gravité « caméléon » pourrait expliquer le monde des galaxies

Des alternatives à la théorie de la gravitation d’Einstein se comportent comme si une cinquième force existait. Les particules associées à cette cinquième force ont des caractéristiques qui changent en fonction de la densité de matière présente. Des simulations numériques montrent que ces alternatives à la relativité générale peuvent rendre compte de la naissance des galaxies, en plus de l’existence de l’énergie noire.

Beaucoup de théoriciens du début des années 2000 auraient sans doute parié que les mystères de la nature de la matière noire et de l’origine de l’accélération du cosmos observable allaient être résolus au début des années 2010. C’est malheureusement loin d’être le cas. Mais il est encore trop tôt pour désespérer car de nombreux modèles théoriques existent encore qui n’ont pas été réfutés par les expériences menées par exemple avec le LHC, le détecteur AMS ou le satellite Planck.

Le LSST ou le satellite Euclid vont bientôt prendre le relais, complétant d’autres expériences en cours, et un flot de données se prépare à ruisseler dans les ordinateurs que la noosphère va utiliser pour décrypter ses racines cosmiques. Les grandes structures de l’univers, rassemblant galaxies et amas de galaxies vont être plus précisément connues, comme ces objets eux-mêmes – Gaia permet déjà de sonder et cartographier la Voie lactée comme jamais auparavant.

Toutefois, pour révéler une nouvelle physique à l’œuvre des galaxies aux amas de galaxies regroupés en filaments enlaçant des bulles presque vides, il faut pouvoir générer d’autres flots de données, non pas issues de la nature mais des modèles numériques basés sur des hypothèses relevant ou non d’une nouvelle physique au-delà, en particulier, de la relativité générale d’Einstein.

Simulation galaxie

Un extrait de la simulation Illustris, voir la vidéo à son sujet dans l’article (Source : Illustris Collaboration).

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Carbios : la promesse d’un plastique recyclable à l’infini ou compostable dans son jardin

Décomposer, nettoyer et réutiliser le plastique à l’infini, ou même le composter : c’est la promesse de la start-up française Carbios, qui utilise une protéine trouvée dans la nature et aux performances améliorées.

Et si le plastique n’était plus un déchet ? La société française de chimie verte Carbios, installée dans le Puy-de-Dôme, a développé des procédés à base d’enzymes pour repenser le cycle de vie des plastiques et les rendre recyclables à l’infini.

Chez Carbios, la petite révolution technologique concerne le recyclage du polyéthylène téréphtalate (PET), que l’on retrouve essentiellement dans les bouteilles en plastique, emballages alimentaires et aussi dans les textiles via le polyester. Ce type de plastique contribue pour 75 millions de tonnes aux 335 millions de tonnes de plastiques produits chaque année dans le monde. La méthode la plus courante pour le recycler est jusqu’ici un procédé thermomécanique, consommateur d’énergie et soumettant le plastique à de fortes températures qui réduisent ses performances.

« La grande innovation de Carbios est d’utiliser une enzyme, un matériel biologique, qui va dépolymériser le plastique », explique Alain Marty, directeur scientifique de l’entreprise installée près de Clermont-Ferrand. Pour comprendre comment ça marche, il faut imaginer l’enzyme (une protéine) « comme un petit ciseau » qui va découper le polymère, une grosse molécule formée par l’enchaînement de monomères, à la manière d’un collier constitué de différentes perles que l’enzyme va libérer. Une fois libérées, les perles – ou monomères – constituant le PET, vont être récupérées puis purifiées. « Les polyméristes pourront les réutiliser pour refaire du PET puis une nouvelle bouteille ou un joli chemisier », ajoute M. Marty. Ainsi, « on peut dépolymériser 97% du PET en seulement seize heures. On obtient un plastique zéro déchet », affirme le scientifique.

Echantillons plastiques Carbios

Des échantillons de plastique recyclable, en laboratoire, dans les locaux de la société Carbios à Saint-Beauzire dans le Puy-de-Dôme (Source : AFP).

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Le champ magnétique des Jupiters chaudes enfin mesuré

On pensait que les exoplanètes ressemblant à Jupiter pouvaient avoir des champs magnétiques. La preuve manquante a été apportée dans le cas de Jupiters chaudes dont on a mesuré pour la première fois l’intensité du champ magnétique moyen. La découverte est intéressante pour les exobiologistes qui pensent que des Pandora pourraient être protégées par le bouclier d’une géante gazeuse.

Cela fait 24 ans environ que nous sommes entrés dans le monde des exoplanètes en orbite autour d’une étoile de la séquence principale. Cela est rarement rappelé mais avant la découverte retentissante de Michel Mayor et Didier Queloz (de l’observatoire de Genève) annoncée le 6 octobre 1995, il y avait eu, en septembre 1990, celle d’Aleksander Wolszczan et Dale Frail (du radiotélescope d’Arecibo) qui avait mis en évidence plusieurs planètes autour du pulsar PSR B1257+12.

Toujours est-il que la percée de Mayor et Queloz montrait pour la première fois qu’une étoile de la séquence principale autre que le Soleil pouvait former des planètes, ce qui ouvrait donc une nouvelle ère dans le monde de l’exobiologie. En deux décennies, il est maintenant clair que ce que l’on pouvait craindre pour le programme Seti, à savoir une formation très rare des exoplanètes potentiellement habitables, n’était pas à craindre. Bien au contraire, ces planètes semblent être presque une conséquence obligatoire de la naissance des étoiles et elles sont très répandues autour des naines rouges.

Toutefois, en 1995, ce n’est pas une exoplanète rocheuse qui a été découverte. L’objet révélé grâce à la méthode des vitesses radiales autour de l’étoile 51 Pegasi, dans la constellation de Pégase à environ 40 années-lumière de la Terre, était ce que l’on appelle un ou une Jupiter chaud(e). Les exoplanètes suivantes furent souvent du même genre pendant quelques années, à savoir des objets ressemblant à Jupiter mais bien plus proches de leurs étoiles hôtes que ne l’est Mercure du Soleil, en comparaison des tailles des orbites.

Jupiter chaude

Cette illustration montre une Jupiter chaude en orbite si proche d’une étoile naine rouge que les champs magnétiques des deux s’interagissent, déclenchant une activité sur l’étoile. Les astrophysiciens ont pour la première fois utilisé des observations de cette activité pour calculer les intensités de champ dans quatre systèmes chauds d’étoiles et de planètes de Jupiter. (Source : NASA/ESA/A. Schaller)

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Du jamais vu : les premiers aimants liquides !

Dans la vie de tous les jours, on appelle aimant, un objet fabriqué dans un matériau magnétique et solide. Et même les chercheurs pensaient que les aimants permanents ne pouvaient résulter que de matériaux solides. Mais des physiciens américains démontrent aujourd’hui le contraire en produisant des aimants liquides !

Compas, disques durs, scanners et IRM ont un point commun : ils exploitent les propriétés d’aimants permanents, des aimants fabriqués, bien entendu, à partir de matériaux solides. Mais aujourd’hui, des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley (États-Unis) pourraient nous permettre d’aller un peu plus loin encore. Grâce à des aimants liquides !

Rappelons que les ferrofluides consistent en des suspensions de nanoparticules qui deviennent magnétiques lorsqu’on leur applique un champ magnétique extérieur. « Nous nous sommes demandé comment un ferrofluide pourrait rester magnétique en permanence au lieu de ne l’être que temporairement », raconte Tom Russell, professeur en sciences et en ingénierie des polymères. « Et nous avons fabriqué un nouveau matériau, à la fois liquide et magnétique. Personne n’avait jamais observé ça auparavant. »

Aimant liquide

Des chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley (États-Unis) ont mis au point une technique qui leur permet d’imprimer en 3D dans un liquide, des gouttelettes présentant une aimantation permanente. Une première mondiale !

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Le rayonnement le plus énergétique jamais détecté sur Terre

Pour la première fois, des rayons gamma d’une énergie de 450 TeV viennent d’être détectés en provenance du pulsar du Crabe. Les physiciens s’interrogent sur le phénomène à l’origine de tels rayonnements.

C’est un « monstre cosmique », un photon de 450 TeV, soit 450×1012 eV, le plus énergétique jamais encore détecté, que les chercheurs japonais et chinois de l’observatoire ASgamma au Tibet ont vu passer ! Il proviendrait du pulsar du Crabe, les restes d’une étoile ayant explosé en l’an 1054, tel que le relatent les écrits des astronomes chinois de l’époque qui ont servi de base à l’authentification de cet événement cosmique. Le pulsar du Crabe est situé au sein de la Voie Lactée, à une distance de 6000 années–lumière, en direction de la Constellation du Taureau.

Les travaux de l’équipe publiés dans la revue Physical Review letters indiquent que le record précédent a été largement battu : jusque-là le rayonnement le plus énergétique détecté sur Terre, atteignait 75 TeV seulement, piégée à l’observatoire des îles Canaries. Pour comparaison, précisions que l’énergie développée dans l’anneau du LHC, au Cern n’atteint que… 13 TeV, soit 35 fois moins.

Rayons gamma nébuleuse du Crabe

Au sein de la nébuleuse du Crabe (à gauche), le pulsar (image de droite) qui correspond aux vestiges de l’explosion d’une étoile ayant eu lieu en l’an 1054 (Source : J.Hester/P.Scowen/NASA).

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Surprise ! Le manteau de la Terre pourrait être magnétisé

Des expériences sur la physique des hautes pressions ont démontré qu’un minéral à base de fer dans certaines roches pouvait rester aimanté à des températures où ce n’est plus possible sous la pression de l’atmosphère. Contrairement à ce que l’on pensait, une partie du manteau pourrait être magnétisée, ce qui change notre compréhension au moins des archives magnétiques de la Terre mais aussi de l’évolution et des caractéristiques de son champ magnétique.

On peut dire que l’étude scientifique du magnétisme des roches et de la Terre a commencé avec la publication du « De Magnete » de William Gilbert, en 1600. Ce médecin et physicien britannique avait alors émis l’hypothèse que la Terre était un gigantesque aimant analogue à ceux connus depuis les Grecs, avec les roches se trouvant dans la région de la ville de Magnésie. Cette hypothèse était très raisonnable mais il fallut l’abandonner quand on a découvert, tout à la fois, que la température augmentait selon un gradient mesurable en s’enfonçant dans les mines, et la disparition de l’aimantation au-dessus d’une température de plusieurs centaines de degrés pour les aimants.

La solution de l’énigme fut trouvée durant la première moitié du XXe siècle, essentiellement avec la découverte, puis le développement de la théorie de la dynamo auto-excitatrice décrivant ce qui se passe dans la partie liquide du noyau de la Terre, un alliage de fer-nickel liquide, convectif, turbulent, et dans un référentiel en rotation dont la physique s’explore aujourd’hui en laboratoire avec notamment l’expérience VKS.

Au cours de la seconde moitié du XXe siècle, l’étude fine du magnétisme de la Planète — et notamment de son paléomagnétisme enregistré dans différentes types de roches, mais essentiellement des roches ignées — a eu une grande importance puisque qu’elle a mené à la théorie de la tectonique des plaques. Le paléomagnétisme a été utilisé pour retracer ces mouvements anciens mais aussi pour dresser une chronologie des fameuses inversions magnétiques des pôles et de leurs migrations.

Hématite

Les cristaux noirs sont constitués d’hématite (Spécularite).

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La nouvelle horloge atomique de la NASA sera 50 fois plus précise que les GPS

La Deep Space Atomic Clock sera la première horloge atomique indépendante des mesures terrestres embarquée à bord de missions spatiales. Cet appareil miniaturisé offrira une précision et une stabilité inégalée. Son secret ? Des ions mercure plutôt que des atomes.

« Une technologie qui va révolutionner l’exploration spatiale » : voilà comment la Nasa qualifie son nouveau bijou, la Deep Space Atomic Clock (DSAC), qui sera lancée le 24 juin 2019 depuis le Kennedy Space Center, en Floride. Cette horloge atomique miniaturisée, développée par le Jet Propulsion Laboratory à Pasadena, en California, sera « 50 fois plus précise » que les systèmes actuellement utilisés par les GPS qui doivent se synchroniser deux fois par jour sur des horloges plus précises basées sur Terre. Ces dernières, de la taille d’un réfrigérateur, sont bien trop volumineuses et pas assez résistantes pour être envoyées dans l’espace. La DSAC n’est, pour sa part, « pas plus grosse qu’un grille-pain ».

Ce sont aujourd’hui des horloges atomiques terrestres qui déterminent la position des sondes spatiales en mesurant le temps que met l’aller-retour du signal envoyé — c’est le principe de fonctionnement du GPS. Or, plus la distance s’allonge, plus la marge d’erreur augmente. Même une erreur minime prend des proportions incroyables lorsqu’on parle de longues distances : un écart d’une nanoseconde (un milliardième de seconde) se transforme au bout de six semaines en une milliseconde, ce qui équivaut à une distance de 300 kilomètres ! De quoi provoquer un gros crash lors de l’atterrissage d’un rover. La nouvelle horloge atomique DSAC accusera, quant à elle, un décalage de moins d’une nanoseconde tous les 10 jours, soit une seconde tous les 10 millions d’années.

Horloge atomique

L’horloge atomique sera testée en orbite durant un an avant d’être embarquée dans les futures missions spatiales lointaines (Source : General Atomics).

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