Astronomie

Les restes d'étoiles brûlent-ils réellement ?

Les restes d'étoiles brûlent-ils réellement ?


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Comme nous le savons, certaines étoiles peuvent fusionner des éléments lourds pour produire du carbone et de l'oxygène après avoir utilisé de l'hydrogène si elles sont massives, et le reste des étoiles est généralement chaud, ma question est la suivante : si une étoile fusionne pour produire du carbone et de l'oxygène, le fait-il aussi brûler pour produire du dioxyde de carbone?


Les étoiles ne "brûlent" pas, elles subissent nucléaire réactions qui n'impliquent pas du tout d'atomes et de chimie. Les températures à l'intérieur des étoiles, et certainement à l'intérieur des restes stellaires comme les naines blanches C/O, sont loin trop chaud (des millions de degrés) pour que les électrons se lient aux noyaux et beaucoup trop chaud pour que les molécules survivent. L'énergie nécessaire pour briser le dioxyde de carbone est de 5,5 eV, ce qui est facilement fourni à moins qu'un gaz ne soit refroidi bien en dessous de 10 000 K.

Les seules parties d'une étoile où la chimie peut se produire sont dans les atmosphères extérieures où les températures peuvent chuter à des milliers de degrés et où des atomes et des atomes partiellement ionisés peuvent exister. Ici, oui, alors il est possible que des atomes de carbone et des atomes d'oxygène interagissent, mais cela produirait principalement du carbone lunoxyde. Cette molécule est produite et peut survivre entre des températures d'environ 1100K et 3500K dans les atmosphères des naines M froides et des naines brunes et dans les atmosphères des étoiles géantes rouges.

Ces réactions chimiques sont tout à fait négligeables en termes d'énergie par rapport aux réactions de fusion qui alimentent une étoile.


MISE À JOUR DE L'HISTOIRE: L'astronome cartographie et étudie les étoiles de loin

Avis aux journalistes: Une photo du reste de la supernova Cassiopée A et un portrait de la Voie lactée/scientifique sont disponibles pour une utilisation médiatique via Google Drive. Les journalistes visitant le campus doivent suivre les directives de santé des visiteurs.

Dan Milisavljevic, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Purdue, est l'un des rares scientifiques à étudier à la fois les explosions d'étoiles massives appelées supernovae et leurs champs de débris appelés restes de supernova. Cette image couleur composite d'arrière-plan représente la galaxie de la Voie lactée créée à partir de données obtenues par le collaborateur de Milisavljevic, Stu Parker, à l'observatoire Parkdale. Stu Parker est un producteur laitier et un astronome amateur accompli à Oxford, en Nouvelle-Zélande. (Photo de l'Université Purdue/Mark Simons)

Mettre à jour: Milisavljevic et son équipe explorent et cartographient la nébuleuse du Crabe dans un nouvel article publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Leur rendu innovant permet aux scientifiques d'explorer la nébuleuse avec des détails tridimensionnels sans précédent, mettant en lumière la façon dont elle a pu se former. Une vidéo d'un survol de la nébuleuse du Crabe est disponible en ligne.

WEST LAFAYETTE, Ind. — Pour les réponses aux questions universelles, Dan Milisavljevic regarde vers le ciel. Littéralement.

Milisavljevic, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Purdue, est l'un des rares scientifiques à étudier à la fois les explosions d'étoiles massives appelées supernovae et leurs champs de débris appelés restes de supernova. Ces explosions et leurs restes produisent souvent les images les plus éblouissantes et colorées de l'espace.

Milisavljevic est devenu un expert des événements turbulents qui se produisent dans l'univers dynamique et est un chercheur de premier plan sur la façon dont les objets astronomiques changent au fil du temps - un domaine d'étude en plein essor appelé astronomie dans le domaine temporel.

Le concept d'univers dynamique et l'astronomie dans le domaine temporel sont tous deux des créations du XXe siècle transformées par les innovations du XXIe siècle.

Le concept d'univers dynamique considère l'univers comme un système volatil ponctué d'événements violents, notamment l'explosion d'étoiles ou de supernovae. Le concept a remplacé la vision séculaire de l'univers comme une région de tranquillité relative et a déclenché la croissance de l'astronomie dans le domaine temporel, qui dépend du mariage de l'astronomie multi-messagers - l'étude des signaux de " messagers " provenant d'événements extrasolaires — avec une gestion sophistiquée du Big Data.

Milisavljevic, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Purdue, a étudié le reste de la supernova Cassiopeia A. Il s'agit d'une image en fausses couleurs de Cassiopeia A (Cas A) utilisant les observations des télescopes Hubble et Spitzer ainsi que le Chandra X- Observatoire des rayons. (Photo fournie par NASA/JPL-Caltech)

Milisavljevic aide à créer un système qui placerait l'univers sous surveillance constante et connectée à partir d'emplacements partout dans le monde, pour permettre aux scientifiques d'analyser autant de signaux que possible. Des astrophysiciens professionnels dans des observatoires de pointe au Chili aux agriculteurs et aux astronomes amateurs en Nouvelle-Zélande, les astronomes du monde entier peuvent observer des phénomènes et les cataloguer dans un emplacement en ligne centralisé en temps réel, 24 heures sur 24, tous les jours.

"Je me considère comme un journaliste sur l'univers", a déclaré Milisavljevic, spécialisé dans la compréhension des explosions de supernova. "Parfois, je suis le premier humain à avoir vu quelque chose se produire à des milliers de milliards de kilomètres de distance, et il y a un réel plaisir à pouvoir le voir, le caractériser et comprendre ce qui se passe.

« C'est une période formidable pour les astronomes, et la technologie joue absolument un rôle essentiel à cet égard. Il se passe beaucoup de choses là-bas - une supernova se déclenche quelque part dans l'univers chaque seconde - et il y a une quantité incroyable de ciel à couvrir. Les nouvelles technologies ont augmenté notre capacité à trouver des choses à étudier, à coordonner nos efforts et à traiter toutes les informations.”

Explosions dans la cour

Les recherches de Milisavljevic se divisent en deux catégories : l'étude quasi médico-légale des restes de supernovae dans notre propre galaxie de la Voie lactée, qui peut désormais être améliorée par des reconstructions en réalité virtuelle et des enquêtes sur les supernovae et d'autres événements "transitoires" qui se déroulent dans l'univers plus large. Les progrès des technologies d'observation, de communication et d'apprentissage automatique ont permis d'étudier de nombreux transitoires, qui sont des événements perturbateurs qui existent pendant des périodes limitées.

Milisavljevic a récemment effectué des recherches révolutionnaires sur deux phénomènes de supernova — Cassiopeia A et SN 2012au.

Milisavljevic a co-écrit un rapport de 2015 qui présentait des observations dans le proche infrarouge de Cassiopée A, un vestige de supernova dans la Voie lactée, et une carte tridimensionnelle de son éjecta intérieur sans choc. L'enquête a permis de découvrir de nouvelles informations sur les propriétés explosives potentielles, la perte de masse et le devenir à long terme des supernovae à effondrement de cœur.

Puis, en 2018, Milisavljevic a co-écrit un rapport annonçant des observations uniques de SN 2012au, une supernova lointaine qui a explosé en 2012. Contrairement à la plupart des événements transitoires, qui ne durent normalement pas plus de quelques mois, SN 2012au était encore lumineux six ans plus tard. Milisavljevic et son équipe pensent que cela est dû au fait que la supernova a produit une rare nébuleuse de vent de pulsar, une étoile à neutrons fortement magnétisée et en rotation rapide qui continue d'alimenter la supernova.

« Une grande partie de mes recherches est consacrée à l'examen de ces explosions qui se sont produites dans notre propre arrière-cour, dans notre propre galaxie. Ils sont résolus "vous pouvez réellement voir où les débris stellaires sont allés et leurs caractéristiques", a déclaré Milisavljevic, qui compare la reconstruction de la supernova à une enquête d'une escouade de bombes.

Les supernovae galactiques comme Cassiopée A sont rares mais proches et résolubles. Les supernovae extragalactiques sont nombreuses mais lointaines et presque toujours impossibles à résoudre », a-t-il déclaré. « Ces événements sont très divers, j'ai donc besoin de découvrir comment cette étoile en particulier a explosé et quel type d'étoile c'était avant qu'elle n'explose. C'est très excitant et cela nous aide à comprendre les caractéristiques possibles des phénomènes non résolus qui sont plus éloignés.

Innovations transformatrices

Chez Purdue, Milisavljevic a amélioré sa capacité à étudier les caractéristiques des vestiges en utilisant la technologie VR innovante du Purdue Envision Center pour produire des reconstructions enrichies et interactives. Auparavant, il s'était limité à construire des reconstitutions de phénomènes de supernovae sur un écran d'ordinateur.

"Ce que nous faisons ici est quelque chose qui pourrait vraiment transformer la façon dont nous explorons des ensembles de données complexes", a déclaré Milisavljevic.

Les avancées technologiques font également partie d'un autre projet Milisavljevic : le réseau REFITT (Recommender Engine for Intelligent Transient Tracking), qui pourrait révolutionner les capacités d'observation des chercheurs du monde entier.

REFITT sera un réseau mondial de télescopes dirigés par l'intelligence artificielle qui tirera parti de l'expertise interdisciplinaire en informatique de recherche, en statistiques et en informatique. Le réseau, stratégiquement centré à Purdue, optimise les avancées matérielles et logicielles pour connecter les chercheurs universitaires aux astronomes amateurs, centraliser les efforts, traiter les informations et analyser les résultats.

"On pourrait dire que l'objectif de REFITT est de crowdsourcer la Terre pour observer l'univers", a déclaré Milisavljevic. « La technologie développée au cours des cinq dernières années a permis aux astronomes, y compris aux amateurs, d'apporter plus facilement des contributions importantes. Dans un avenir pas trop lointain, il y aura des dizaines de milliers de transitoires à suivre potentiellement une nuit donnée. C'est formidable, mais cela a également ouvert une énorme bouche d'incendie de données et les observatoires ont déjà du mal à suivre ces découvertes.

« Nous positionnons Purdue comme un hub central qui trie et simplifie ces données, dans le but de faire des recommandations personnalisées pour les personnes ayant accès aux télescopes afin de faire des observations optimales. Je pense vraiment que c'est pionnier.”

À propos de l'Université Purdue

L'Université Purdue est une institution de recherche publique de premier plan qui développe des solutions pratiques aux défis les plus difficiles d'aujourd'hui. Classée n ° 5 des universités les plus innovantes aux États-Unis par U.S. News & World Report, Purdue propose des recherches qui changent le monde et des découvertes hors du commun. Engagé dans un apprentissage pratique et en ligne dans le monde réel, Purdue offre une éducation transformatrice à tous. Engagé en faveur de l'abordabilité et de l'accessibilité, Purdue a gelé les frais de scolarité et la plupart des frais aux niveaux de 2012-13, permettant à plus d'étudiants que jamais d'obtenir leur diplôme sans dette. Découvrez comment Purdue ne s'arrête jamais dans la poursuite persistante du prochain pas de géant sur https://purdue.edu/.

Écrivain: Aaron Martin

Contact média : Brittany Steff 765-494-7833 [email protected] 

La source: Dan Milisavljevic, [email protected] 

Journalistes en visite sur le campus : Les journalistes doivent suivre les protocoles Protect Purdue et les consignes suivantes :


L'Institut de recherche sur la création

"Notre propre Voie lactée produit, en moyenne, au moins une nouvelle étoile chaque année", commence un article de l'Université du Michigan détaillant comment les interactions galactiques de la poussière peuvent réguler la formation des étoiles. 1 Cependant, dit la Genèse, &ldquoIl a aussi fait les étoiles&hellip. Ainsi, le soir et le matin étaient le quatrième jour, » suggérant que Dieu créa toutes les étoiles au commencement. 2 Comment des étoiles pourraient-elles encore se former s'il avait fini de les faire le "quatrième jour" ?

Pour commencer, nous pourrions examiner les preuves qui amènent la plupart des astronomes laïques à croire que de nouvelles étoiles naissent chaque année. On pourrait penser qu'ils utilisent des télescopes pour regarder une nouvelle étoile s'allumer là où il n'y avait pas d'étoiles la veille. Mais cela n'est jamais arrivé. Personne n'a jamais vu une nouvelle star &ldquoturn on.&rdquo

Au lieu d'observations directes, les astronomes laïques emploient une logique uniformitariste pour tirer leurs conclusions. L'uniformitarisme suppose que les processus naturels que nous observons aujourd'hui, plutôt que la création directe de Dieu, expliquent l'origine de toutes choses. Pierre a averti que cette idée s'insinuerait également dans l'Église et éloignerait les croyants de la vérité des Écritures. Il a dit que dans les derniers jours, les moqueurs essaieraient d'effacer les miracles de la création et du déluge de l'histoire en insistant sur le fait que « toutes choses continuent comme elles étaient depuis le début ». 3 Souscrivant à cette philosophie, les astronomes qui « ne le glorifieront pas en tant que Dieu » croient que les gaz tourbillonnants forment en quelque sorte des étoiles, pas Dieu. 4

Les étoiles bleues s'éteignent en moins d'un million d'années. Mais parce que les astronomes séculaires pensent que les galaxies ont des milliards d'années, ils adoptent le concept de formation continue de nouvelles étoiles pour expliquer celles que nous voyons aujourd'hui. Pour tenir compte du nombre particulier d'étoiles dans l'ensemble de la Voie lactée, ils calculent qu'au moins une nouvelle étoile de remplacement doit naître chaque année.

La logique pose la question en supposant que les étoiles se forment aujourd'hui avant de conclure que les étoiles se forment à un certain rythme. En d'autres termes, elle suppose une philosophie uniformitariste avant même d'aborder l'évidence.

La croyance que les galaxies se sont formées naturellement il y a des milliards d'années vient de préjugés personnels, pas de la science. Si notre univers était si vieux, nous verrions d'innombrables millions de restes de supernova de toutes les étoiles qui sont mortes au cours des éons et nous n'avons pas. La création récente explique les quelques restes de supernova que nous voyons. 5 Si Dieu a créé l'univers il y a seulement quelques milliers d'années, comme le révèle la Genèse, alors il n'y a pas encore eu assez de temps pour que toutes ses étoiles bleues expirent et expliquent les éclats de supernova relativement minimes que nous voyons dans l'univers et pourquoi tant d'étoiles bleues brille encore.

De plus, la physique réfute l'idée que les particules de gaz se réunissent naturellement pour construire des étoiles. L'astrophysicien de l'ICR Jason Lisle a récemment écrit : &ldquoLe gaz est très résistant à la compression&hellip.[I]n une nébuleuse typique, la pression du gaz dépasse de loin la force minuscule de la gravité.&rdquo 6 Ainsi, ceux qui affirment que les étoiles se forment encore devraient répondre à plusieurs questions. Quelqu'un a-t-il réellement vu une nouvelle étoile s'enflammer ? Si les étoiles se forment par des forces naturelles, alors quelle force naturelle surmonte la pression du gaz qui pousse vers l'extérieur ? 7 Enfin, si les étoiles ne se forment pas réellement aujourd'hui, alors les galaxies avec des étoiles bleues ne devraient-elles pas être considérées comme ayant moins d'un million d'années ? 8

Modéliser les façons dont les interactions poussiéreuses peuvent réguler la formation des étoiles ne fait que perdre du temps si la nature ne forme pas d'étoiles aujourd'hui. Après avoir supprimé la pensée uniformitariste, nous observons que la Voie lactée produit en fait, en moyenne, zéro nouvelle étoile chaque année. En cours de route, nous découvrons également que Genesis a bien formé les étoiles.

  1. Une étoile est née : Galactique &lsquorain&rsquo pourrait être la clé de la formation des étoiles. Communiqué de presse de l'Université d'État du Michigan. Publié sur msutoday.msu.edu le 4 mars 2015, consulté le 4 mars 2015.
  2. Genèse 1:16, 19. Voir aussi Psaume 136:7-9.
  3. 2 Pierre 3:3-4.
  4. Romains 1:21.
  5. Thomas, B. Rare Supernova rappelle le mystère des restes manquants. Mise à jour sur la science de la création. Publié sur icr.org le 6 septembre 2011, consulté le 13 mars 2015.
  6. Lisle, J. 2012. Blue Stars confirme une création récente. Actes et faits. 41 (9): 16.
  7. Si les ondes de choc d'une étoile en explosion proche serrent les gaz suffisamment près pour que la gravité commence à les écraser en une nouvelle étoile, alors comment la première étoile s'est-elle formée alors qu'aucune étoile n'existait encore ?
  8. Cela inclut toutes les galaxies spirales et bien d'autres, ainsi que les galaxies proches et très lointaines.

* M. Thomas est rédacteur scientifique à l'Institute for Creation Research.


[Astronomie] En savons-nous suffisamment sur la production de métaux lourds des supernovae pour spéculer sur la masse de la première génération d'étoiles ? Que savons-nous des premières étoiles ?

La production de métaux lourds des supernovae ne nous en dit pas beaucoup sur la masse des premières étoiles, car la durée de vie des étoiles les plus massives n'est que d'environ 3 à 10 millions d'années. Ainsi, il y a eu des milliers de générations d'étoiles depuis le Big Bang. Nous aurions besoin d'observer des étoiles extrêmement anciennes pour détecter l'influence des toutes premières étoiles - les scientifiques essaient de le faire, mais n'ayez pas d'espoir.

La grande différence entre les premières étoiles et les étoiles ultérieures est que les premières étoiles ne contiennent aucun élément plus gros que l'hydrogène et l'hélium, ce qui les rend relativement transparentes à la lumière. (Edit : cela signifie que l'étoile est moins (mais toujours très) opaque, pas qu'elle est réellement invisible.)

Pour que la lumière interagisse fortement avec l'hydrogène et l'hélium, elle doit avoir la même fréquence que l'une de ses transitions électroniques (ou ionisations), ce qui est peu probable. L'ajout d'éléments plus lourds augmente considérablement la probabilité que la lumière soit absorbée. En conséquence, la pression de rayonnement a un effet beaucoup plus fort sur les étoiles modernes, ce qui limite leur masse maximale et rend un nuage qui s'effondre plus susceptible de se fragmenter pour former de petites étoiles.

Nous pensons que les premières étoiles ont peut-être toutes eu des masses supérieures à 100 masses solaires, elles seraient donc mortes rapidement en devenant supernova. Mais nous ne sommes pas sûrs - les premières étoiles pourraient également avoir eu de petites masses en raison d'autres effets.

Alors qu'aucune des premières étoiles n'a encore été trouvée, il existe de bons candidats pour des étoiles extrêmement pauvres en métaux ayant été polluées par une seule supernova ! Par exemple, l'étoile de Keller a la plus faible abondance de fer et de calcium de toutes les étoiles, et l'étoile de Caffau a la métallicité globale la plus faible.

Concernant la question OP, la composition chimique de ces étoiles peut être comparée aux modèles de supernova des premières étoiles, et indique généralement qu'elles étaient 40 à 60 fois la masse du Soleil. Mais, les modèles de ces supernovae sont paramétrés, et c'est important. Nous ne savons pas exactement comment se produit l'explosion de la supernova et utilisons à la place un simple modèle d'explosion de piston où l'énergie d'explosion n'est qu'un paramètre libre. On ne peut pas le prévoir, puisque le modèle n'explose pas tout seul ! Cette analyse de l'étoile de Keller montre qu'à cause de cela, nous ne pouvons pas réellement déterminer la masse des premières étoiles ! Ou, du moins pas dans ce cas particulier.

Des étoiles de première génération plus massives auraient dû exploser en supernovae à instabilité de paire. Le problème est alors qu'ils produisent des quantités énormes de métaux, qui enrichiraient trop le milieu interstellaire. Les étoiles qui se sont formées seraient trop riches en métaux pour être facilement distinguées des étoiles qui se sont formées beaucoup plus tard - par ex. étoiles à disque épais.

Eh bien, je ne pense pas qu'il soit juste de dire que toutes les étoiles avaient plus de 100 masses solaires. (c'est vraiment le papier et le modèle sur lesquels je me base https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0112088v1.pdf)

Le grand nuage autour de l'étoile peut avoir 100 masses solaires, mais toute cette masse n'est pas accumulée. Une estimation plus réaliste est de 30 masses solaires.

Comment être sûr que seuls l'hélium et l'hydrogène existaient initialement ? Le big bang n'est-il pas comparable à une supernova ? Dans lequel il peut produire des éléments plus lourds.

Corrigez-moi si je me trompe ici, mais dans un environnement stellaire, ce ne sont pas les atomes individuels qui absorbent la lumière produite par la fusion dans le noyau. À des températures stellaires, les électrons se séparent entièrement des noyaux de protons et, en raison d'une équation dont je ne me souviens plus maintenant, la lumière est beaucoup plus susceptible de heurter les électrons libres, ce qui crée la pression de rayonnement. Le point clé est que peu importe d'où viennent les électrons, il n'y aurait donc aucune différence entre les étoiles à hélium/hydrogène et les étoiles contenant une certaine quantité de fer, de nickel, d'or, peu importe.

De plus, je ne pense vraiment pas qu'il soit juste de supposer que la plupart des premières étoiles avaient des masses d'environ 100 masses solaires. Peut-être que ceux que nous pouvons observer l'ont fait (?), mais ce serait uniquement parce que ce sont les plus brillants et donc les seuls que nous puissions voir. J'ai besoin de quelques bonnes sources avant d'y croire.

Existe-t-il un moyen de dire à partir de l'étoile elle-même s'il s'agit d'une étoile de première ou de deuxième génération ?

La grande différence entre les premières étoiles et les étoiles ultérieures est que les premières étoiles ne contiennent aucun élément plus gros que l'hydrogène et l'hélium, ce qui les rend relativement transparentes à la lumière.

Pouvez-vous détailler ce dernier point ? Que signifie exactement « transparent à la lumière » pour une étoile ?

Si l'énergie d'une étoile provient de sa chaleur et de sa lumière, cela signifie-t-il que cette étoile aurait une production de chaleur très élevée, mais faible ou nulle ?

La grande différence entre les premières étoiles et les étoiles ultérieures est que les premières étoiles ne contiennent aucun élément plus gros que l'hydrogène et l'hélium, ce qui les rend relativement transparentes à la lumière.

Attendez, alors vous dites que les premières étoiles étaient invisibles à l'œil humain ? Pas d'émission dans le spectre visible ? Je suppose qu'il n'y avait pas de planètes à l'époque, mais si je devais voyager dans le temps à cette époque, l'univers serait tout simplement noir pour un être humain regardant par la fenêtre de sa machine à remonter le temps/vaisseau spatial ?

Eh bien, nous savons que dans le tout premier univers, le premier élément à se former était l'hydrogène, le plus simple de tous les éléments. Les premières étoiles ont donc été générées à partir de cet élément. La masse, nous supposons, avait une grande variation. Certains étaient très massifs, d'autres très très petits.

Maintenant, toutes ces étoiles commencent à brûler leur carburant hydrogène, le transformant en hélium par différentes voies. Cela est dû à la pression extrêmement élevée de la gravité. Ensuite, l'hélium passe au carbone, au fer, etc.

Mais au sein de ces processus normaux, il n'y a pas de voies physiques qui formeront les éléments les plus lourds. Nous savons donc que des éléments plus lourds ne peuvent pas se produire pendant une durée de vie normale des étoiles. Cependant, nous sommes en mesure de mesurer la quantité actuelle de ces éléments qui existent dans l'univers en mesurant la composition chimique des étoiles vivantes aujourd'hui. Pour fabriquer ces éléments, nous avons besoin de beaucoup plus d'énergie. Cette énergie ne se trouve que dans les explosions de supernovae.

Lors d'enquêtes sur le nombre d'explosions de supernovae, nous pouvons déterminer approximativement combien de supernovae se produisent au fil du temps. En utilisant cela et la densité actuelle des éléments lourds, nous pouvons déterminer combien d'éléments sont créés dans ces explosions.

Il existe d'autres méthodes moins statistiques. En utilisant des relevés spectroscopiques des restes de supernovae comme les nébuleuses du crabe, nous pouvons également déterminer la quantité d'éléments produits dans ces explosions.

De plus, les étoiles de faible masse ont des durées de vie extrêmement longues. Certaines étoiles de la première génération existent aujourd'hui, nous pouvons donc les étudier et tout déterminer à leur sujet à partir de leur composition chimique, rayon, masse, etc.


Les restes d'étoiles brûlent-ils réellement ? - Astronomie

Tout ce qui reste de l'étoile après l'éjection des couches externes dans l'espace est le reste du noyau. Le gaz du noyau est surcomprimé par gravité pour former un étrange type de gaz fait de « matière dégénérée ». Il est important de se rappeler que ce qui arrive au noyau dépend de la masse du cœur, plutôt que la masse d'origine de l'étoile de la séquence principale dont elle est issue, car la seule chose qui reste à la gravité pour vraiment compresser est le noyau.

Matière dégénérée

La première règle est que seules certaines énergies sont autorisées dans un espace étroitement confiné. Les particules sont disposées en niveaux d'énergie comme les barreaux d'une échelle d'énergie. Dans le gaz ordinaire, la plupart des niveaux d'énergie ne sont pas remplis et les particules sont libres de se déplacer. Mais dans un gaz dégénéré, tous les niveaux d'énergie inférieurs sont remplis. La deuxième règle est que seules deux particules peuvent partager le même niveau d'énergie dans un volume donné à la fois. Pour les naines blanches, les particules dégénérées sont les électrons. Pour les étoiles à neutrons, les particules dégénérées sont des neutrons. La troisième règle est que la distance à laquelle les particules peuvent être espacées dépend inversement sur leurs masses. Les électrons sont plus espacés dans un gaz d'électrons dégénéré que les neutrons dans un gaz de neutrons dégénéré parce que les électrons sont beaucoup moins massifs que les neutrons.

    Les particules dégénérées (électrons ou neutrons) sont verrouillées en place parce que toutes les coquilles de basse énergie sont remplies. La seule façon dont ils peuvent se déplacer est d'absorber suffisamment d'énergie pour atteindre les coquilles énergétiques supérieures. C'est difficile faire! La compression d'un gaz dégénéré nécessite une modification des mouvements de la particule dégénérée. Mais cela demande BEAUCOUP d'énergie. Les particules dégénérées n'ont pas d'espace pour les coudes et leur bousculade résiste fortement à la compression. Le gaz dégénéré est comme de l'acier trempé !

Mais pour changer la vitesse des particules dégénérées, il faut BEAUCOUP d'énergie car elles sont bloquées les unes contre les autres. L'ajout de chaleur ne fait que déplacer plus rapidement les particules non dégénérées, mais les particules dégénérées fournissant la pression ne sont pas affectées.


Les étoiles nouvellement formées ne font pas exploser le matériel comme on le croyait auparavant. Alors pourquoi cessent-ils de grandir ?

Nous pensions comprendre comment se forment les étoiles. Il s'avère que nous ne le faisons pas. Pas complètement en tout cas. Une nouvelle étude, récemment menée à l'aide des données du télescope spatial Hubble, renvoie les astronomes à la planche à dessin pour réécrire le modèle accepté de formation stellaire.

Ce que nous savons de la formation des étoiles, c'est qu'elles naissent d'énormes nuages ​​d'hydrogène gazeux. Le gaz s'agglutine et se comprime par gravité, augmentant la pression et la température jusqu'à ce que la masse devienne suffisamment importante pour déclencher la fusion nucléaire. Mais les étoiles ne semblent pas absorber tout le gaz de leur environnement. Quelque chose les empêche d'atteindre des tailles énormes.

Jusqu'à présent, le modèle accepté supposait que l'excès de gaz était évacué de l'étoile par des vents solaires extrêmement puissants, façonnés et dirigés par des champs magnétiques jaillissant des pôles de l'étoile. "Il existe de remarquables structures en forme de "U" ou de "V" qui s'étendent au nord et au sud d'une protoétoile", explique Nolan Habel, l'un des chercheurs de l'Université de Tolède. Ce sont en fait des cavités creusées dans le gaz environnant par des vents semblables à des ouragans ou des jets de matière expulsés des pôles de la protoétoile.

Les protoétoiles naissent dans la nébuleuse d'Orion, vues par le télescope spatial Hubble. Crédit image : NASA, ESA, STScI, N. Habel et S. T. Megeath (Université de Tolède).

On pensait que ces jets puissants finiraient par éliminer tout l'excès de gaz, laissant les étoiles n'absorber qu'environ 30% de la matière dans leur environnement. Mais la nouvelle étude renverse cette théorie. Les cavités créées par les jets ne semblent pas se développer régulièrement au fil du temps, ce qui signifie qu'elles ne peuvent à elles seules expliquer pourquoi les étoiles cessent de croître. Il doit y avoir un autre mécanisme qui aide à éliminer le gaz restant entourant une protoétoile.

L'équipe a fait cette découverte en étudiant un échantillon de 304 protoétoiles à différents stades de formation dans la nébuleuse d'Orion (la région de formation d'étoiles la plus proche de la Terre). Les astronomes ont trié les étoiles par âge, puis ont utilisé l'imagerie de Hubble pour mesurer la forme et le volume des cavités créées par les jets. Ils s'attendaient à voir les cavités se développer au fil du temps, comme le suggère le modèle. Mais, ils ne l'ont pas fait.

"Nous constatons qu'à la fin de la phase protostellaire, où la plupart du gaz est tombé du nuage environnant sur l'étoile, un certain nombre de jeunes étoiles ont encore des cavités assez étroites", a déclaré Tom Megeath, un autre chercheur sur le équipe. Cela va à l'encontre de toutes les théories courantes sur la formation des étoiles et nécessitera des recherches supplémentaires pour comprendre ce qui se passe. Pourquoi les étoiles cessent de grandir, sinon à cause de leurs jets polaires ?

Une vue large de la nébuleuse d'Orion, prise par le télescope spatial Hubble. Crédit d'image : NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) et l'équipe du projet Hubble Space Telescope Orion Treasury.

L'équipe a réfléchi à quelques alternatives possibles. Les nuages ​​de gaz dans lesquels se forment les étoiles ne sont pas uniformément denses. Ils ont des "filaments" de densité plus élevée où les protoétoiles ont tendance à se former, et les oscillations dans ces filaments pourraient projeter les protoétoiles au loin. Nous savons également que les étoiles ne se forment pas toujours seules : environ la moitié de toutes les étoiles semblables au soleil ont un partenaire binaire. Il est concevable que deux ou plusieurs protoétoiles se formant à proximité l'une de l'autre puissent se perturber gravitationnellement, les éloignant de leur matériau source.

Pour l'instant, ce ne sont que des théories. Il faudra probablement des instruments plus gros et meilleurs pour trouver une réponse concrète. Le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu plus tard cette année, pourrait fournir aux astronomes les indices dont ils ont besoin pour résoudre le mystère. En attendant, il existe de nombreux manuels d'astrophysique qui auront besoin d'une édition révisée.


Les grains de poussière pourraient être des vestiges d'explosions stellaires il y a des milliards d'années

Des particules de poussière microscopiques ont été trouvées dans des matériaux météoritiques sur Terre, des particules qui se sont probablement formées lors d'explosions stellaires qui se sont produites bien avant la création de notre étoile, le soleil.

La question de savoir si certaines de ces particules de poussière d'étoile, connues sous le nom de « grains pré-solaires », proviennent d'explosions de nova classiques, est au centre des recherches expérimentales en cours en physique nucléaire au laboratoire National Superconducting Cyclotron de l'Université d'État du Michigan.

Cette recherche a conduit à des indices subatomiques alléchants sur les origines de ces grains. Ces résultats sont maintenant publiés dans la revue Lettres d'examen physique. L'auteur principal de l'article est Michael Bennett, doctorant MSU à la NSCL.

Les chercheurs étudient si les particules peuvent s'être formées dans une nova classique, une explosion thermonucléaire à la surface d'une petite étoile faisant partie d'un système stellaire binaire - deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre.

Cette explosion aurait éjecté de la matière stellaire sous forme de gaz et de poussière dans l'espace entre les étoiles de la galaxie. Une partie de ce matériau aurait été utilisée dans la création de notre système solaire.

"Il y a un processus de recyclage en cours ici", a déclaré Christopher Wrede, professeur adjoint de physique à la MSU et porte-parole de l'expérience. "Lorsque les étoiles meurent, elles crachent de la matière sous forme de poussière et de gaz, qui est ensuite recyclée dans les futures générations d'étoiles et de planètes."

Pour en savoir plus sur cette question vieille de 5 milliards d'années, Wrede et son équipe du NSCL ont réalisé une expérience dans laquelle ils ont créé et étudié les noyaux radioactifs exotiques qui ont la plus grande influence sur la production d'isotopes de silicium dans les novae.

Il s'avère que les grains de poussière d'étoile contiennent des quantités inhabituellement élevées d'isotope silicium-30, composé de 14 protons et 16 neutrons. Le silicium-30 est assez rare sur Terre (le plus répandu est le silicium-28).

Les chercheurs savent que le silicium-30 est produit dans les novae classiques, mais n'en savent pas assez sur les taux de réaction nucléaire lors de l'explosion pour être sûrs de la quantité de silicium-30 créée. Cela a rendu l'origine des grains incertaine. Le nouveau chemin de réaction nucléaire découvert, ainsi que les modèles informatiques de l'explosion, seront utilisés pour identifier les grains.

"Ces grains particuliers sont des messagers potentiels des novas classiques qui nous permettent d'étudier ces événements de manière non conventionnelle", a déclaré Wrede. "Normalement, ce que vous feriez est de pointer votre télescope vers une nova et de regarder la lumière.

"Mais si vous pouvez réellement tenir un morceau de l'étoile dans votre main et l'étudier en détail, cela ouvre une toute nouvelle fenêtre sur ces types d'explosions stellaires."


Comment fonctionne la pluie de météorites Leonid

Chaque année en novembre, nous assistons à un spectacle du ciel inhabituel et fascinant appelé le Pluie de météores Léonides. Si vous habitez au bon endroit et que vous vous tenez dehors au bon moment, vous pouvez voir des centaines ou des milliers d'étoiles filantes chaque heure.

In this article, we will take a look at meteorites and shooting stars in general and November's Leonid shower in particular!

­Most shooting stars come from dust floating in space. The Earth is orbiting the sun at a very high speed -- something like 66,000 miles per hour (over 100,000 kph). When the Earth runs into the dust in space, the dust particles streak through the atmosphere and heat to the point where they incandesce -- they give off bright light as they burn up in the atmosphere, and we see the light as a shooting star.

Discussing meteor activity can be tricky because the terminology is confusing. Le terme meteor actually refers to the streak of light caused by a piece of space debris burning up in the atmosphere. The pieces of debris are called meteoroids, and remnants of the debris that reach the Earth's surface (or another planet's) are called meteorites.

Meteoroids have a pretty big size range. They include any space debris bigger than a molecule and smaller than about 330 feet (100 meters) -- space debris bigger than this is considered an asteroid. But most of the debris the earth comes in contact with is "dust" shed by comets traveling through the solar system. This dust tends to be made up of very small particles.

So how can we see a meteor caused by such a small bit of matter? It turns out that what these meteoroids lack in mass they make up for in speed, and this is what causes the flash of light in the sky.

Meteoroids enter the atmosphere at extremely high speeds -- 7 to 45 miles per second (11 to 72 kilometers per second). They can travel at this rate very easily in the vacuum of space because, it being a vacuum, there's nothing to stop them. The Earth's atmosphere, on the other hand, is full of matter. As a meteoroid moves through the atmosphere, this matter compresses in front of it. This compression generates enough heat (up to 3,000 degrees Fahrenheit, or 1,649 degrees Celsius) to raise the meteoroid's surface to its boiling point, so the meteoroid is vaporized, layer by layer, as it moves through Earth's atmosphere.

The extreme heat breaks the molecules of both the meteoroid material and the atmosphere into glowing ionized particles, which then recombine, releasing light energy to form a bright "tail." A meteor tail caused by a grain-sized meteoroid is a only a few feet (about a meter) wide but, because of the high speed of the debris, may be many miles long.


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And because it's moving so fast, it's slamming into the space around it and gathering up all of the material that was lying around the star.

This slows the supernova down, and also makes it glow very brightly, Dr Hurley-Walker said.

"Typically when they explode they're very, very bright for a few days and then they get dimmer and dimmer and dimmer," she said.

"In historical records they're called guest stars, because [one] looked like a very, very, very bright star and it tended to even be visible during the day."

If you could get a front row seat to a supernova explosion, we think it would look like this:

Seen close-up, Dr Hurley-Walker thinks supernova remnants look like soap bubbles or beautiful expanding spheres.

She and her colleagues have been using Western Australia's Murchison Widefield Array (MWA) radio telescope to hunt for them, as part of the Galactic and Extragalactic All-sky MWA survey or GLEAM.

The benefits of looking for supernova remnants in the radio spectrum rather than the visible spectrum is that, while they show up in the visible spectrum for only 1,000 years or so, they can be seen in the radio for tens to hundreds of thousands of years, Dr Hurley-Walker said.

And due to the MWA's wide bandwidth — it maps the sky using radio waves between 72 and 231 megahertz — the researchers were able to see the sky in radio colour.

Dr Hurley-Walker made the lowest frequencies red, the middle frequencies green and the highest frequencies blue.

"The radio colour that we have here, the wide bandwidth, allows us to actually disentangle objects which would otherwise be completely masked by the complexity of the regions if we were looking in black and white," she said.

Use the slider below to see how an optical view of the galactic centre of the Milky Way compares to the view the MWA sees in the radio spectrum.


Chris Smith put this burning to question from Dee to Chemist, Peter Wothers. Plus, we also heard from Jake on a similar theme, who says, "what naturally occurring substances also have the most extreme pHs?".

Peter - So of course the burn that we're talking about here is actually just damage to the tissue. And that's the thing of course that our tissue can be relatively easily damaged. An easy way to do this is to pick up something hot, and that's going to damage that tissue there. But actually you can get burns from, of course, cold things and so we were talking earlier about liquid air being extremely cold. If you were to, certainly, tip your finger into liquid air and I do not recommend this for any period of time, you would destroy all the tissue there but a small splash on you may well cause a burn as well.

But of course, yes, you can indeed also get burnt by acid. Again this is just causing damage to the tissue. We normally have mechanisms to control very precisely the pH of the fluids in our tissue and so on, and adding concentrated acid is absolutely very far away from these normal conditions, which is why the damage is going to take place. But this is rather interesting, so tagging this on to the other question about the extremes of pH, actually it is possible to find incredibly acidic solutions in nature, and this is in certain mines notably ones that have pyrite. So this is iron sulfide, a form of iron sulfide, with the chemical formula FeS2, and this reacts with oxygen and water and can produce incredibly strong powerful solutions of sulfuric acid. And then to tie these two together actually there’s a beautiful story from the Middle Ages in various books on stones and so on. It's called the Fire Stone which probably, is actually because you can use it to start fires by smashing into a flint, but actually there are also descriptions if you squeezed this tight in your hand it will burn it.

Now of course maybe you are thinking that it's going to be burning in terms of because it's really hot and fiery, but actually it could burn your hands because the surface of this, again if there's moisture there and is reactive with the oxygen, could produce acid and so actually, you could get an acid burn from this mineral by holding it very tight. So actually these acids do occur in nature and they can be incredibly strong. In fact some of the record pHs are at minus 3. Now this sounds very odd but a strong sort of laboratory sulfuric acid. You'd get sort of one molar and this would have a pH of what is going to be zero is it? Yes it is, good, and so less dilute is actually 1, but so this is really concentrated when it starts go into negative and so really very strong solutions of sulfuric acid.

Matt - Is there, like a theoretical endpoint for the pH scale, can you just keep on making stronger and stronger acid forever. Is just like a practical limit or is there a theoretical limit to how strong an acid can be?

Chris - That's because you were nasty to him about the universe, he’s getting his own back.

Peter - Although this quite a good question. So of course, I mean, the pH scale means the, it's the concentration of hydrogen ions per volume and so we are limited here, and so in the same way that actually there is a concentration of pure water. How much water can you fit in a certain volume, unless you start compressing it in a neutron star or something, there’s a limit to this. So pure concentrated sulfuric acid would be, sort of, a limit in some sense but then what really makes an acid, acid, is the water that's also present. So it's a little bit difficult. So absolutely, there is definitely a limit and you can’t put too many protons in a solution of water, and it’s the protons that are making this thing acidic.



Commentaires:

  1. Austyn

    Je suis d'accord, très bonne information

  2. Adalard

    En elle quelque chose est. Maintenant, tout est clair, merci pour l'aide dans cette affaire.

  3. Hyancinthe

    Bravo, on vous a visité par une pensée admirable

  4. Bitanig

    J'en suis sûr.

  5. Zulkirisar

    Je ne vais pas commencer à parler sur ce thème.



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