La traduction du jour :’’ New research
adds a wrinkle to our understanding of the origins of matter in the Milky Way’’
by University of Maryland Baltimore County
est
encore vouée à l ‘astronomie ! N’y a-t-il plus que ce
champ de recherches qui passionne PHYS
ORG/SCIENCE X ?
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De
nouvelles recherches ajoutent une ride à notre compréhension des origines de la
matière dans la Voie lactée
par l'Université du Maryland Comté de Baltimore
Crédit :
CC0 Domaine public
De
nouvelles découvertes publiées cette semaine dans Physical Review Letters
suggèrent que les rayons cosmiques du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène
voyagent à travers la galaxie vers la Terre d'une manière similaire, mais,
étonnamment, que le fer arrive sur Terre différemment. En savoir plus sur la
façon dont les rayons cosmiques se déplacent à travers la galaxie aide à
répondre à une question fondamentale et persistante en astrophysique :
comment la matière est-elle générée et distribuée dans l'univers ?
« Alors,
que signifie cette découverte ? » demande John Krizmanic,
scientifique principal au Centre des sciences et technologies spatiales (CSST)
de l'UMBC. "Ce sont des indicateurs de quelque chose d'intéressant qui se
passe. ….Et ce que quelque chose d'intéressant est que nous allons devoir
examiner"
Les
rayons cosmiques sont des noyaux atomiques - des atomes dépouillés de leurs
électrons - qui traversent constamment l'espace à une vitesse proche de la
vitesse de la lumière. Ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre à des énergies
extrêmement élevées. Les informations sur ces rayons cosmiques peuvent donner
aux scientifiques des indices sur leur origine dans la galaxie et sur le type
d'événement qui les a générés.
Un
instrument de la Station spatiale internationale (ISS) appelé le télescope
calorimétrique électronique (CALET) collecte des données sur les rayons
cosmiques depuis 2015. Les données incluent des détails tels que le nombre et
les types d'atomes qui arrivent, et la quantité d'énergie qu'ils recèlent en arrivant avec. Les équipes américaines,
italiennes et japonaises qui gèrent CALET, y compris Krizmanic de l'UMBC et le post
doctorant Nick Cannady, ont collaboré à la nouvelle recherche.
Repassez
en mouvement
Les
rayons cosmiques arrivent sur Terre venant d'ailleurs dans la galaxie associés à
une vaste gamme d'énergies, allant de 1 milliard de volts à 100 milliards de
milliards de volts. L'instrument CALET est l'un des rares dans l'espace à
pouvoir fournir des détails précis sur les rayons cosmiques qu'il détecte. Un
graphique appelé spectre de rayons cosmiques montre combien de rayons cosmiques
arrivent au détecteur à chaque niveau d'énergie. Les spectres des rayons cosmiques
du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène sont très similaires, mais la
principale conclusion du nouvel article est que le spectre du fer est très
différent.
Il existe
plusieurs possibilités pour expliquer les différences entre le fer et les trois
éléments plus légers. Les rayons cosmiques pourraient accélérer et voyager
différemment à travers la galaxie, bien que les scientifiques croient
généralement comprendre ce dernierpoint , dit Krizmanic.
"Il
faut souligner que la façon dont les éléments nous parviennent depuis leurs
sources est différente, mais il se peut que les sources soient également
différentes", ajoute Michael Cherry, professeur de physique émérite à la
Louisiana State University (LSU) et un co-auteur sur le nouveau papier. Les
scientifiques pensent généralement que les rayons cosmiques proviennent
d'étoiles en phase d’ explosion (supernovae), mais les étoiles à neutrons ou
les étoiles très massives pourraient être d'autres sources potentielles.
Précision
de niveau supérieur
Un instrument
comme CALET est important pour répondre aux questions sur la façon dont les
rayons cosmiques accélèrent et voyagent, et d'où ils viennent. Les instruments
au sol ou les ballons volant haut dans l'atmosphère terrestre étaient la
principale source de données sur les rayons cosmiques dans le passé. Mais au
moment où les rayons cosmiques atteignent ces instruments, ils ont déjà
interagi avec l'atmosphère terrestre et se sont décomposés en particules
secondaires. Avec des instruments basés sur Terre, il est presque impossible
d'identifier avec précision combien de rayons cosmiques primaires et quels
éléments arrivent, ainsi que leurs énergies. Mais CALET, étant sur l'ISS
au-dessus de l'atmosphère, peut mesurer les particules directement et
distinguer les éléments individuels avec précision.
Le fer
est un élément particulièrement utile à analyser, explique Cannady,
postdoctorant à la CSST et ancien Ph.D. étudiant avec Cherry à LSU. Sur leur
chemin vers la Terre, les rayons cosmiques peuvent se décomposer en particules
secondaires, et il peut être difficile de faire la distinction entre les
particules originales éjectées d'une source (comme une supernova) et les
particules secondaires. Cela complique les déductions sur l'origine des
particules.
"Au
fur et à mesure que les choses interagissent sur leur chemin vers nous, vous
obtiendrez essentiellement des conversions d'un élément à un autre",
explique Cannady. "Le fer est unique, car étant l'une des choses les plus
lourdes qui peuvent être synthétisées dans l'évolution stellaire régulière,
nous sommes à peu près certains qu'il s'agit à peu près de tous les rayons
cosmiques primaires. C'est le seul rayon cosmique primaire pur …..
"Faits de poussière d'étoile"
La mesure
des rayons cosmiques donne aux scientifiques une vue unique sur les processus à
haute énergie qui se déroulent très, très loin. Les rayons cosmiques arrivant à
CALET représentent "la matière dont nous sommes faits. Nous sommes faits
de poussière d'étoile", dit Cherry. "Et les sources énergétiques, des
choses comme les supernovas, éjectent ce matériau de leur intérieur, dans la
galaxie, où c’ est distribué, et forme de nouvelles planètes, des systèmes
solaires et... nous."
"L'étude
des rayons cosmiques est l'étude de la façon dont l'univers génère et distribue
la matière, et comment cela affecte l'évolution de la galaxie", ajoute
Krizmanic. "Donc, c'est vraiment l'étude de l'astrophysique de ce moteur
que nous appelons la Voie lactée qui projette tous ces éléments."
Un effort
mondial
L'agence
spatiale japonaise a lancé CALET et dirige aujourd'hui la mission en
collaboration avec les équipes américaine et italienne. Aux États-Unis,
l'équipe CALET comprend des chercheurs de LSU; Centre de vol spatial Goddard de
la NASA ; UMBC ; Université du Maryland, College Park; Université de
Denver ; et l'Université de Washington. Le nouvel article est le cinquième de
cette collaboration internationale très réussie publiée dans PRL, l'une des
revues de physique les plus prestigieuses.
CALET a
été optimisé pour détecter les électrons des rayons cosmiques, car leur spectre
peut contenir des informations sur leurs sources. C'est particulièrement vrai
pour les sources qui sont relativement proches de la Terre en termes
galactiques : à moins d'un trentième de la distance à travers la Voie lactée.
Mais CALET détecte aussi très précisément les noyaux atomiques des rayons
cosmiques. Maintenant, ces noyaux offrent des informations importantes sur les
sources des rayons cosmiques et comment ils sont arrivés sur Terre.
"Nous
ne nous attendions pas à ce que les noyaux - le carbone, l'oxygène, les
protons, le fer - commencent vraiment à montrer certaines de ces différences
détaillées qui indiquent clairement des choses que nous ne savons pas", a
déclaré Cherry.
La
dernière découverte crée plus de questions qu'elle n'apporte de réponses,
soulignant qu'il reste encore beaucoup à apprendre sur la façon dont la matière
est générée et se déplace dans la galaxie. « C'est une question fondamentale :
comment faites-vous de la matière ? dit Krizmanic. Mais, ajoute-t-il,
"C'est tout l'intérêt de la raison pour laquelle nous nous sommes lancés
dans cette entreprise, pour essayer de mieux comprendre le fonctionnement de
l'univers."
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Explore further
Most precise measurements of cosmic ray proton
and helium spectra above TeV
More information: O. Adriani et al, Measurement
of the Iron Spectrum in Cosmic Rays from 10 GeV/n to 2.0 TeV/n with the
Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station, Physical
Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.241101
Journal
information: Physical Review
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MON
COMMENTAIRE
J’ai trouvé cet article interessant et il m’ a rappelé ce que l’une de mes équipes de chercheurs avait réalisé au CEA/CEN SACLAY dans les années 1970-1980 avec Paul Barberi et Alain Paillet avec un microcalorimètre associé à une mesure des poids en balance Mc Baun . Mais ce n’est ce genre de dispositif qui permettrait de mesurer les masse dez la paricule car elle est trop légère et il faut associer mesure thermique et de spectrometrie optique ou de masse plus sensible …. Ma question etait: vu toute la gamme d’éléments chimiques dispersés par une super nova ou passent tous les autres éléments de Z divers autres que O ,C et H ??? Le graphique du papier original m’a répondu ;voir graphique ci- âpres ;
Le thème
‘’ Nous sommes de la poussière d’étoiles
a été développé par Hubert Reeves
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