Espace & Particules (10/2018)

Découverte d’une molécule radioactive extraterrestre

Des astronomes ont, pour la première fois, détecté une molécule radioactive dans l’espace, un isotope du monofluorure d’aluminium (²⁶AlF). Elle aurait été produite à la suite de la collision, à quelque 2000 années-lumière de la Terre, de deux étoiles, dont la lumière a été repérée au XVII^e siècle.

Récemment, une équipe internationale, dirigée par Tomasz Kamiński du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Massachusetts), a observé avec le radiotélescope NOEMA et l’interféromètre radiotélescopique ALMA, ce gaz moléculaire radioactif dans les restes de la nova, connue sous le nom de CK Vulpeculae (ou Nova Vul 1670).

Toutefois, si cette étude porte un nouvel éclairage sur cette ancienne collision, elle soulève aussi de nouvelles questions. On sait depuis des années qu’il y a l’équivalent d’environ deux masses solaires de ²⁶Al dans la Voie lactée. On ne sait pas vraiment d’où provient cette matière radioactive, mais les chercheurs pensent que la fusion ne peut pas être la seule responsable des isotopes détectés. Ainsi, la quantité de l’isotope trouvé et son origine dans la galaxie restent encore mystérieux. L’étude a été publiée dans la revue Nature Astronomy.

 

Test réussi de la relativité à proximité d’un trou noir

Une équipe internationale de chercheurs a mené des observations au moyen de l’instrument Gravity équipant le télescope VLT de l’Observatoire européen austral au Chili, observations qui ont conduit au premier test réussi de la théorie de la relativité d’Einstein à proximité d’un trou noir supermassif. En l’occurrence, il s’agissait d’un test avec l’effet de décalage spectral vers le rouge de l’étoile S2 en orbite autour de Sagittarius A* (Sgr A*), le trou noir géant situé au centre de notre galaxie. Lourd comme quatre millions de soleils, il exerce sur les étoiles voisines, une attraction si forte que ses effets ne peuvent être décrits que par la théorie de la relativité générale d’Einstein.

C’est au mois de mai dernier, que l’une des étoiles en orbite autour de Sgr A* a passé, à la vitesse de 8000 km/s, au point de son orbite le plus proche du trou noir, à environ 120 fois la distance Terre-Soleil. Les astrophysiciens attendaient impatiemment cet événement, car on pouvait s’attendre à des effets du champ de gravitation du trou noir, qui ne soient pas décrits par la théorie de la relativité, ouvrant peut-être une fenêtre sur une nouvelle physique.

Or, les résultats sont sans appel: ils ont montré que le temps se dilatant près du trou noir, les fréquences reçues par la Terre sont décalées par rapport à la théorie newtonienne. Confirmant une longue série de vérifications, les mesures effectuées ne permettent donc pas de montrer une violation du principe d’équivalence, cet axiome qui régit la théorie de la relativité générale d’Einstein.

 

ProtoDUNE a détecté ses premières traces de particules

Installé au CERN, le plus grand détecteur de neutrinos à argon liquide au monde a enregistré ses premières traces de particules. L’expérience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) a pour mission d’étudier les neutrinos, les particules de matière les plus abondantes et aussi les plus mystérieuses de l’Univers. Le détecteur de ProtoDUNE, un cube de la taille d’une maison de trois étages, est le premier de deux prototypes conçus en vue du projet DUNE, un futur détecteur bien plus grand, qui sera situé au Fermilab, le Laboratoire national du département de l’Énergie des États-Unis.

Il a fallu deux ans pour construire le premier détecteur de ProtoDUNE, et huit semaines pour le remplir de 800 t d’argon liquide, qui doivent être maintenues à une température inférieure à -184 °C. Le détecteur enregistre les traces laissées dans l’argon par les particules, qui proviennent à la fois de rayons cosmiques et d’un faisceau créé par le complexe d’accélérateurs du CERN. Maintenant que les premières traces ont été détectées – en l’occurrence des muons cosmiques –, les scientifiques feront fonctionner le détecteur pendant les mois à venir, pour des tests plus poussés.

Lorsque les neutrinos entrent dans les détecteurs et viennent percuter les noyaux d’argon, ils produisent des particules chargées. Ces particules laissent des traces dans le liquide, sous forme d’ionisation, qui peuvent être décelées par des systèmes de trajectographie sophistiqués capables de créer des images en trois dimensions de processus subatomiques autrement invisibles.

Le projet DUNE n’étudiera pas que les neutrinos, mais également leurs partenaires dans l’antimatière. Les scientifiques chercheront à observer d’éventuelles différences entre le comportement des neutrinos et celui des antineutrinos, ce qui pourrait donner des indices sur les raisons pour lesquelles l’Univers visible est constitué principalement de matière. DUNE cherchera aussi à observer des neutrinos produits lors de l’explosion d’une étoile, qui pourraient apporter des renseignements sur la formation d’étoiles à neutrons ou de trous noirs, et se penchera sur la question de savoir si les protons ont une durée de vie infinie ou s’ils finissent par se désintégrer. Observer des désintégrations de protons nous rapprocherait du rêve d’Albert Einstein, à savoir une théorie de la grande unification.

Plus d’un millier de scientifiques et d’ingénieurs de 32 pays situés sur quatre continents (Afrique, Asie, Europe, Amérique du Nord et du Sud) travaillent au développement, à la conception et à la construction des détecteurs de neutrinos DUNE.

 

Atterrissage réussi du robot MASCOT

Après son largage réussi le 3 octobre et une courte descente en chute libre, à une vitesse estimée à 15 cm/s, le robot franco-allemand MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) de la mission japonaise Hayabusa2 a parfaitement réussi son atterrissage dans l’hémisphère sud de l’astéroïde Ryugu, après plusieurs rebonds sur sa surface particulièrement inhospitalière.

Le robot peut désormais démarrer sa mission scientifique, une première dans l’histoire de la conquête spatiale, car l’atterrisseur est mobile. Il se déplacera à la surface de l’astéroïde grâce à la faible gravité, en effectuant des petits sauts. Ses quatre instruments permettront d’analyser la composition minéralogique des grains sur le sol de l’astéroïde .

Les scientifiques cherchent à connaître les propriétés et la structure des astéroïdes proches de la Terre, afin notamment de déterminer les solutions à mettre en œuvre en cas de risque de collision d’un objet de ce type avec notre planète. Le dénouement de cette incroyable épopée spatiale appartiendra ensuite aux équipes de scientifiques qui exploiteront les résultats de ces analyses in-situ.