vendredi 22 avril 2022

147 - SURSAUTS GAMMA  ET GENESE STELLAIRE

 L’ARTICLE

Il s’agit d’un phénomène transitoire qu’on observe régulièrement avec les télescopes spatiaux, une bouffée de rayonnement gamma très courte marquant la naissance d’un trou noir de masse stellaire dans une galaxie lointaine. Le télescope spatial Fermi détecte un sursaut tous les deux jours en moyenne. On On estime qu’il se produit en moyenne un sursaut gamma par million d’années et par galaxie. Pour les supernovæ, on est plutôt à une à trois par siècle et par galaxie. Mais comme les sursauts gamma sont beaucoup plus brillants, on les repère beaucoup plus loin dans l’Univers, et on a donc accès a beaucoup plus de galaxies. Quelle est l’origine des sursauts gamma ?

Ils ont plusieurs sources possibles. L’explosion initiale des sursauts dure typiquement de quelques millisecondes à quelques dizaines de secondes (et parfois quelques centaines de secondes). On les classe en deux familles, les « sursauts longs » persistent plus de deux secondes et sont associés aux effondrements d’étoiles hypermassives. Les « courts » sont initiés par la coalescence d’objets compacts (des paires d’étoiles à neutrons, ou un trou noir et une étoile à neutrons).

Dans les deux cas, le processus produit un nouvel objet compact, un trou noir ou peut-être un magnétar (une étoile à neutrons en rotation rapide et dotée d’un intense champ magnétique). Autour de ce corps se forme un disque d’accrétion transitoire de courte durée de vie. Très vite, le gaz du disque tombe sur l’objet compact. Il se forme alors des jets très étroits de matière émis depuis les pôles de l’objet compact. Les jets doivent se frayer un chemin à travers le cocon : les débris expulsés lors de l’explosion par l’étoile hypermassive initiale ou des deux étoiles qui ont fusionné. Si le jet parvient à s’extraire de ces couches de matière, il émet un flash de rayonnement gamma due à l’accélération des particules dans le jet, dont la vitesse atteint quasiment celle de la lumière. Le flash gamma initial s’accompagne ensuite d’une émission rémanente provoquée par la collision avec le milieu interstellaire de la matière du  jet. Ce rémanent dure plus longtemps dans une gamme spectrale étendue et avec une émission quasi isotrope qui s’estompe lentement.

Les mécanismes d’émission du jet et du rémanent ne sont pas encore très bien compris. Pour le jet, on pense qu’il s’agit d’une émission synchrotron des électrons accélérés par les champs magnétiques dans le jet. Mais les modèles simples d’émission synchrotron ne rendent pas compte de façon satisfaisante des observations. D’autres scénarios sont possibles mais ils sont parfois difficiles à simuler.

Récemment, la collaboration HESS a publié ses résultats concernant le sursaut GRB 190829A, détecté le 29 août 2019. Il a d’abord été repéré par les télescopes spatiaux Fermi et Swift. Il est l’un des sursauts les plus proches jamais observés, à « seulement » un milliard d’années-lumière de nous ! Le signal était si fort que le télescope HESS, en Namibie, a aussitôt observé le rémanent et l’a suivi pendant trois jours, en enregistrant des photons jusqu’à 3,3 téraélectronvolts, un record. Ce sursaut n’a été que le quatrième observé depuis le sol. La plupart des sursauts se produisent beaucoup plus loin dans l’Univers, leurs photons ont donc plus de chance d’interagir avec le rayonnement qui baigne le cosmos et l’éclat perd de son intensité en chemin. Ils produisent un signal trop faible pour être observé par un instrument comme HESS.

Nous avons observé le sursaut GRB 200415A dans la galaxie NGC 253, à 11,4 millions d’années-lumière. Le signal, très court, était beaucoup plus variable que celui d’un sursaut issu d’une coalescence, le spectre ne correspondait pas tout à fait non plus. D’où notre conclusion que ce sursaut correspond probablement à une éruption géante d’un magnétar. Mais la conclusion importante de cette étude est qu’il existe probablement d’autres sources de sursauts gamma que les deux que l’on connaissait. De futures analyses plus systématiques de ces phénomènes transitoires pourraient nous cacher d’autres surprises. Ce qui est déjà clair, c’est que nos catalogues de sursauts courts sont probablement contaminés par la présence de  magnétars. Or pour étudier la physique d’une population précise, il faut pouvoir s’assurer que nous identifier bien correctement l’origine de chaque événement.

Parmi les scénarios théoriques possibles de sursaut gamma, l’effondrement d’une étoile hyper massive ou une fusion de deux étoiles à neutrons pourrait donner un magnétar qui servirait de moteur à la formation de jets. Mais pour l’instant, nous n’avons pas de preuve directe qu’un magnétar peut effectivement être le moteur d’un sursaut gamma.

Extraits de « pour la science N° 525

 COMMENTAIRES

 Les sursauts gamma ne peuvent être compris par l’astrophysique standard pour la simple raison qu’il s’agit d’un phénomène annonçant la naissance d’une étoile à partir d’une onde de choc dans la substance de l’espace ou prématière. Nous en voulons pour preuve la description suivante du processus :

 1) Le processus produit un nouvel objet compact, un trou noir ou peut-être un magnétar..( nous dirions un embryons stellaire compact)

2)  Autour de ce corps se forme un disque d’accrétion transitoire ( d'où proviendrait ce disque ?)

3)  Très vite, le gaz du disque tombe sur l’objet compact.

4)  Il se forme alors des jets très étroits de matière émis depuis les pôles de l’objet compact.( comme nous pouvons le remarquer sur des étoiles naissantes)

 5 ) Les jets se frayent un chemin à travers le cocon ( il existe alors bien un disque autour de l’objet)

6).  Quand le  jet parvient à s’extraire de ces couches de matière, il émet un flash de rayonnement gamma due à l’accélération des particules dont la vitesse atteint quasiment celle de la lumière.

7) Le flash gamma initial s’accompagne ensuite d’une émission rémanente provoquée par la collision avec le milieu interstellaire de la matière du  jet.  L’étoile naissante continue donc à émettre – et à fabriquer – des matériaux sur un mode plus calme et sur le long terme

 Cette description correspond très exactement à nos hypothèses notamment l’accélération des particules nouvellement créées à la vitesse de la lumière.

lundi 21 février 2022

146 - La condensation problématique d’un nuage interstellaire

  L'ARTICLE

Comment fabrique-t-on des étoiles à partir du milieu interstellaire ? Avec quelle efficacité un nuage moléculaire produit-il des étoiles ? Quelles sont les grandes étapes de la gestation des étoiles ? Herschel aura pour ambition de répondre à ces grandes questions portant sur la formation stellaire.

La mutation d’un nuage moléculaire dans le milieu interstellaire en un amas d'étoiles se déroule en deux grandes phases qui restent encore très schématiques. La première est ce qu’on appelle la phase pré stellaire, au cours de laquelle le nuage moléculaire « parent » se fragmente en morceaux. Ces fragments se condensent sous l’effet d’une poussée extérieure ou de manière spontanée. On ne sait pas encore. Une condensation vient ainsi de naître dans le nuage moléculaire : une condensation pré stellaire. Les étoiles y naîtront un jour peut-être. Vient ensuite la phase protostellaire, pendant laquelle un embryon stellaire apparaît au sein de la condensation. Il grossit en dévorant une grande partie de la matière (gaz, poussière) de la condensation qui l'enveloppe. L’embryon stellaire se nourrit de son cocon. Finalement, lorsque l’embryon d’étoile a avalé une grande partie de son cocon, l’étoile se contracte, monte en température à l’intérieur jusqu'à amorcer les réactions nucléaires de fusion de l'hydrogène en hélium. Une étoile est née.

Herschel a pour ambition de répondre à plusieurs grandes questions. Comment sont générées les condensations pré stellaires ? Avec quelle efficacité un nuage moléculaire produit-il des étoiles ? La formation des étoiles est-elle un processus isolé ou interactif ? Les conditions initiales à l’origine de la fabrication d’une étoile varient-elles en fonction de la masse stellaire à atteindre ? Pour y répondre, Herschel sondera les nuages moléculaires à la recherche des condensations glacées dans lesquelles naissent les étoiles, des naines brunes aux étoiles géantes. Ces astres, en devenir, émettent de l’énergie principalement dans le domaine infrarouge submillimétrique car ils sont très froids. Plus la condensation est froide, plus sa couleur, et donc son énergie, se décale vers l’infrarouge et l’infrarouge submillimétrique. Herschel mesurera, pour la première fois, la quantité d’énergie émise par ces fragments.

G327.3-0.3, une région où se forment des étoiles massives dans la Voie Lactée à 6000 années-lumière de la Terre.
L’émission des grains de poussière du nuage moléculaire vu par le télescope spatial Spitzer dans l’infrarouge proche. Les étoiles naissent dans un nuage moléculaire où le gaz et la poussière décrivent des structures filamentaires. La zone la plus brillante est très chaude (100 à 1000°C). Les poussières sont chauffées par l’intense rayonnement UV des étoiles massives encore enfouies dans leur cocon de gaz. En dessous, on peut distinguer une zone plus sombre. Elle n’est pas vide, mais elle contient des poussières beaucoup plus froides (10 K ou -260°C). Cette poche est un réservoir de gaz froid, une condensation de gaz et de poussière, dans laquelle naîtront de nouvelles étoiles massives. Pour les détecter, il faut se décaler vers le submillimétrique, un domaine plus sensible aux basses températures et aux faibles énergies.

Commentaires :

Comme nous avions prévu, aucun nuage pré stellaire n’a été observé…pour la simple et bonne raison qu’ils n’existent pas. Le télescope Herschel vient donc confirmer nos prédictions puisque seuls deux types de nuages sont visibles : ceux chauffés pas une étoile déjà née, ceux très froids où pas l’ombre d’un réchauffement n’est en vue. POURTANT : « Cette poche est un réservoir de gaz froid, une condensation de gaz et de poussière, dans laquelle naîtront de nouvelles étoiles massives  », nous dit-on. Herschel est censé démontré ce qui n’est pas montré à savoir l’effondrement d’un nuage comme mode de genèse des étoiles. Nous n’avons plus affaire ici à un discours scientifique puisqu’il est suggéré de « croire » à l’invisible, à ce qui n’est pas observé par le télescope, à savoir que ces nuages très froids vont engendrer une étoile. La preuve est absente, mais peu importe puisqu’on AFFIRME qu’il est INDISCUTABLE que les étoiles naissent dans des cocons de gaz comme les bébés dans les choux.

Si de telles condensations pré stellaires seront à jamais indétectables, c’est que tel n’est pas le mode de l'astrogénese. Les étoiles ne naissent pas à partir d’un nuage interstellaire mais par un ébranlement de la substance de l’espace et produisent elles-mêmes tous leurs éléments

vendredi 18 février 2022

145 - La naissance des étoiles massives

 

l'ARTICLE

Un grand nombre d’étoiles massives semble sur le point de naître dans un mystérieux nuage sombre dans la Voie lactée. Le  NASA Spitzer Space Telescope a révélé un berceau d'étoiles isolée au sein d'un nuage sombre nommé M17 SWex. Le nuage noir fait partie de la nébuleuse parent plus grand, appelé M17, - une vaste région de notre galaxie contenant  un amas brillant d'étoiles centrales. «Nous croyons que nous avons réussi à observer ce nuage sombre dans une phase très précoce de la formation des étoiles avant que les étoiles les plus massives soient allumées», a déclaré Matthew Penn State astronome. La nouvelle recherche pourrait faire la lumière sur la question de savoir quand et comment se forment les étoiles massives.

La vision infrarouge Spitzer a montré que M17 SWex est parmi les plus proches de la Terre et parmi la Voie Lactée le plus fournie en étoiles en fabrication avec 488 étoiles nouvelles. Plus de 200 deviendront des étoiles  bleu-blanc de classe B plus chaude que notre Soleil. «La plupart des étoiles que nous avons détectés sont relativement favorables», a déclaré Povich. «Nous avons pu prévoir le nombre réel d’étoiles en formation dans les M17 SWex estimé à  plus de 10.000, cependant les étoiles plus faibles ne peuvent être détectées avec les moyens d’observation actuels."

Mais brillent par leur absence dans M17 SWex les étoiles les plus bleues, les plus chaudes et les plus massives - les étoiles de classe O. Bien que relativement rares dans le cosmos, les étoiles O sont celles qui éclairent  les régions voisines à l’intérieur de la colossale nébuleuse M17.
Une réponse possible à cette énigme est que pendant la croissance tourmentée elles détruisent rapidement leur enveloppe poussiéreuse car Spitzer les aurait autrement détectées. Mais une explication plus probable est que ces astres gigantesques se forment tardivement  et auraient besoin peut-être d'un de "coup de pouce". Une onde de choc explosive liée à des naissances étoiles dans la région pourrait déclencher une formation en chaîne d’étoiles massives - un effet de domino cosmique ".À l'appui de cette idée, Povich et ses collègues signalent une bulle géant soufflée par une étoile O bleue âgées de deux à cinq millions d'années.

Une enquête plus poussée de l'SWex M17 et d'autres nuages peut révéler si les étoiles massives ont besoin de cet effet rajouté d'une onde de choc en expansion pour naître et briller.

Commentaires

Les astronomes sont toujours à la recherche des étoiles massives naissantes. D’après la théorie de l’effondrement, la masse du nuage interstellaire DOIT être présente car nécessaire au déclenchement de la fusion nucléaire. Une fois allumée par effet de densification gravitationnel, elles devraient très tôt être visibles avec la totalité de leur masse dont une partie subie une très forte éjection.

Mais d’étoiles massives jeunes point dans les régions propices à leur naissance, par contre une abondance d’étoiles de masse bien plus faible. Pour l’astrophysique actuelle cela demeure un mystère et on doit recourir à d’hypothétiques ondes de choc  qui viennent opportunément combler la défaillance de la théorie en donnant « le coup de pouce » nécessaire.

Comme nous l’avions déjà suggéré, on peut se demander s’il ne voudrait pas mieux remettre en cause les modalités même de naissance des étoiles par effondrement gravitationnel. Nous pourrions partir de l’hypothèse que les étoiles ne cessent d’augmenter de masse à partir d’un embryon de très petite taille, comme il en est de toute création naturelle. Ainsi, il serait aisé d’accorder théorie et observations et conclure qu’on ne peut observer des étoiles massives naissantes pour la simple raison qu’elles n’ont pas encore acquit toute leur masse. Mais cela supposerait d’inverser complètement la perspective de l’astrogenèse contemporaine.

 

mercredi 16 février 2022

144 - Fonctionnement des étoiles


Théorie générale

Toute étoile naissante est soumise à un cycle : croissance, état adulte, progressive dégénérescence et  disparition.

Une étoile ne née pas obligatoirement dans une zone où existent d’importantes formations de nuages interstellaires. Mais inversement, dans un espace où existe un grand nombre d’étoiles jeunes, il se trouve nécessairement d’abondantes quantités de matière interstellaire éjectées par ces étoiles.

Toutes les associations d’étoiles jeunes sont enveloppées d’un nuage gazeux qui proviendrait soit de la matière stellaire primordiale, soit de l’éjection par des astres instables. Le réchauffement de cette matière interstellaire étant le fait des astres eux-mêmes, on ne saurait conclure que cette température précédait nécessairement la naissance de l’astre comme ayant permis l’allumage de celui-ci. De même on ne saurait encore moins affirmer que ces nuages sont des excédents non utilisés par l’étoile pour se constituer. Un même fait d’observation peut recevoir plusieurs interprétations.

Il ne saurait y avoir de naissance d’étoiles immédiatement massives, mais augmentation progressive de masse en proportion de la taille du cœur nucléaire. D’autre part, le rapport T/M sera d’autant plus élevé que l’étoile est jeune. Le refroidissement s’effectuant par étouffement du cœur, la température extrême de naissance (pulsar) ne cessera de décroître, de même que la densité à mesure que l’étoile augmente sa masse et vieillie.

On observe peu ou pas de super géantes dans les zones comportant une importante proportion d’étoiles jeunes. Dans les amas galactiques qui regroupent des étoiles jeunes, on ne rencontre pas de super géantes M mais principalement des astres chauds  « O». La grande majorité des étoiles qui se forment actuellement ont une masse relativement faible. Les géantes sont absentes en général des amas ouverts où se trouve concentrée une population d’étoiles jeunes, et certains amas sont si jeunes qu’aucune étoile n’a atteint le stade de super géante. Dans la théorie standard de l’effondrement gravitationnel, ce constat est étonnant puisque par définition une étoile devrait être d’autant plus massive qu’elle est jeune, la perte de masse étant fonction de son avancée en âge, les super géantes devraient l’être dès l’origine.

C’est consécutivement le principe même du développement (augmentation de masse) qui va être principe de régulation puis de freinage et enfin de cessation d’activité. Ces modalités sont identiques dans leur essence à celles du vivant puisque le développement cesse dès que la taille limite a été atteinte, cette taille étant donnée initialement dans le capital génétique. Dans l’astrophysique nouvelle, cette taille limite va être fixée par la valeur de l’embryon stellaire qui sera progressivement étouffé par sa propre production.

Il existe deux phases essentielles : l’étoile démarre dans un état de grande densité qui diminue à mesure de la production des gaz pour atteindre un stade à partir duquel le refroidissement engendre une contraction et une densification croissante ( pour les étoiles dites gazeuses voir plus bas)

La pression de gravitation aura pour fonction constante et unidirectionnelle de ralentir la production de matière dans le cœur photonique mais peut enclencher plus tardivement les réactions secondes de fusion de l’hélium rendue possibles par la haute température au centre de l’étoile.

La croissance d’une étoile s’effectue par autoproduction de ses éléments qui recouvrent progressivement l’embryon stellaire en  augmentant sa masse. Puisque les particules sont produites par paires à l’origine, il s’ensuit que l’hélium sera dominant dans le temps second temps de la vie de l’étoile. L’hydrogène ne recouvrira que postérieurement l’astre à mesure que les réactions de fusion seront rendues plus difficiles par l’augmentation de la masse. Consécutivement, une étoile jeune connaîtra une densité élevée qui ira décroissante en proportion de sa production d’hydrogène

 

Sept principes de fonctionnement des astres

1 - Toutes les étoiles, quel que soit leur masse, ont une naissance et un mode de développement identique.

2 - Toutes les étoiles démarrent à de très hautes températures qui leur permettent de synthétiser en premier leurs éléments les plus lourds, puis les plus légers à la fin du cycle de production.

3 - Toutes les étoiles augmentent progressivement  leur masse au cours de leur croissance par autoproduction des éléments en couches successives et perdent leur forte densité initiale à mesure que la masse augmente. Leur cœur aura donc une très forte densité.

4 - Lorsqu'elles s'approchent du stade de la maturité, les étoiles produisent en abondance de l'hydrogène dont une fraction s'échappe sous forme de vent stellaire jusqu'à cessation totale de la production. La perte de masse est d'autant plus importante que l'étoile est massive.

5 - La couronne de gaz retenue va dépendre d'un rapport entre la puissance des jets de matière émis à un moment et la masse de l'étoile apte à retenir ou non une couronne gazeuse, mais également de son environnement. Nous aurons fondamentalement deux types d’étoile :

- Celles ayant conservé leur couronne gazeuse et qui se contractent en refroidissant

- Celles ayant évacué leur couronne gazeuse et qui ne conservent que leur cœur chaud allant en se refroidissant

6 - Toutes les étoiles à couronne gazeuse se contractent et éjectent de moins en moins de masse en refroidissant.

7 - Les explosions d'étoiles sont accidentelles (choc, absorption d'un compagnon) et ne constituent pas leur mode naturel de développement.

jeudi 27 janvier 2022

143 - ENCORE UN ASTRE DE TYPE INCONNU

L’ARTICLE 

 Des chercheurs du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR, Australie) ont découvert, à environ 4.000 années-lumière de notre Terre, un objet étrange. Qui émet, pendant une minute entière, de puissantes ondes radio toutes les vingt minutes. Il pourrait s’agir du tout premier magnétar à ultra longue période jamais observé. Mais pourquoi pas aussi, d’une naine blanche de type inhabituel. Ou même, quelque chose de complètement nouveau.  

Dans l'Univers, il y a ce que l'on voit. Mais il y a aussi beaucoup de choses que l'on ne voit pas. Des objets qui illuminent le ciel dans des longueurs d'ondes qui se situent en dehors du spectre du visible. Des chercheurs du Centre international de recherche en radioastronomie (Icrar, Australie) viennent justement d'en découvrir un nouveau. Une source d'ondes radio comme il n'en avait jamais observé auparavant.

« C'est presque effrayant, commente Natasha Hurley-Walker, chercheur à l'université Curtin (Australie) dans un communiqué de l’IcrarParce qu'il n'y a rien de connu dans le ciel qui fasse ça ». Rien de connu qui libère autant d'ondes radio régulièrement, toutes les 20 minutes. Une source extrêmement brillante à seulement 4.000 années-lumière de la Terre.

Cette source, les chercheurs l'ont débusqué grâce d'une part au large champ « de vision » du Murchison Widefield Array (MWA, Australie) et à son extrême sensibilité. Une combinaison qui permet de « sonder l'ensemble du ciel et de détecter l'inattendu ». Mais ne nous y trompons pas. Les astronomes ont l'habitude d'observer des objets qu'ils appellent transitoires. Des objets qui semblent clignoter dans le ciel.

Serait-ce un magnétar à ultra longue période ?

Ce qui rend ce nouvel objet vraiment particulier c'est qu'il s'allume pendant une minute trois fois par heure. Les autres transitoires connus, eux, peuvent émettre pendant quelques jours -- c'est le cas des supernovæ -- ou pendant seulement quelques millisecondes ou peut-être quelques secondes -- lorsqu'il s'agit de pulsars.

Futura science

COMMENTAIRES

L’astrophysique dispose d’un champ restreint d’explication pour les phénomènes très énergétiques. Il peut s’agit soit d’une explosion soit d’une étoile à neutron. Mais l’astre analysé ici rentre difficilement dans les catégories connues. Pour notre part, nous ne cessons d’affirmer que ces phénomènes ultra énergiques ne sont pas la signature d’un astre explosé ou d’astre corps en train de disparaitre, mais tout au contraire ils signalent  la NAISSANCE d’un astre nouveau….Mais hélas, il n’est pas de plus aveugle que celui qui ne veut pas voir ou qui ne veut voir que ce qu’il est capable de comprendre.