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Des astronomes de l'Université de Tel-Aviv ont découvert une cause de la croissance phénoménale des trous noirs géants de l'univers

Un groupe de chercheurs dirigé par les Dr. Benny Trakhtenbrot et Iair Arcabi du département d'astrophysique de l'Université de Tel-Aviv a découvert un processus d'un type jusque là inconnu qui entraine la croissance accélérée d'immenses trous noirs dans l'univers pouvant atteindre une masse d'un milliard de fois notre soleil en quelques mois. Les chercheurs poursuivent leurs recherches pour résoudre enfin l'énigme de la formation de ces 'monstres' au cœur des galaxies.

Disque gaz NASAL'étude, à laquelle ont également participé le Prof. Hagai Netzer de l’Université de Tel-Aviv, ainsi que des chercheurs des États-Unis, du Chili, de Pologne et d’Angleterre, a été publiée le 14 janvier dans la revue Nature Astronomy

"Au centre de la plupart des galaxies de l'univers se trouvent des trous noirs géants qui sont un million à un milliard de fois plus lourds que notre soleil", explique le Prof. Trakhtenbrot. "Par exemple au cœur de la Voie lactée, la galaxie dans laquelle nous vivons, est situé un énorme trou noir d'une masse de 4 millions de fois celle du soleil. Malgré la fréquence de ces trous, nous ne savons toujours pas comment ils se développent et arrivent à occuper de telles masses. Il est possible que notre découverte mette le doigt sur l'un des processus responsables de ce phénomène".

Un élément lumineux

Ces dernières années, on a pu observer un certain nombre de phénomènes astronomiques dramatiques, montrant comment les trous noirs grossissent en engloutissant des étoiles ou d'autres corps célestes se trouvant à proximité. L'événement astronomique surnommé AT 2017bgt, observé en 2017, avait initialement été interprété de cette manière; mais différentes données observées nous ont amené à penser qu'il s'agissait cette fois d'un processus différent jusque-là inconnu", ajoute le Dr. Yaïr Arcavi. Le premier indice du caractère exceptionnel de l'événement observé était la présence d'un élément lumineux (des lignes d'émission d'ions d'oxygène, d'azote et d'hélium) non caractéristique des épisodes connus auparavant 'd'avalement' d'étoiles. Ces observations corroboraient les prévisions théoriques du Prof. Netzer, qui explique: "Dès les années 1980, nous avions envisagé que le processus par lequel un trou noir avale du gaz qui se trouve dans son voisinage pourrait conduire à la production de ces éléments lumineux. Mais la nouvelle étude constitue la première observation réelle de ce processus". Autre phénomène exceptionnel observé cette fois: la rapidité du processus. L'intensité de la radiation émise par le trou noir a été multipliée par plus de 50 en un temps record, probablement en quelques mois seulement.

benny trakhtenbrot 180X180 3Les chercheurs ont suivi l'événement pendant plus d'un an à l'aide de divers télescopes, tant au sol que dans l'espace, et ont confirmé l'hypothèse selon laquelle il ne ressemblait en rien à ce qui avait été observé par le passé. Ils ont notamment collecté des données à l'aide de trois télescopes spatiaux différents, dont le nouveau télescope NICER installé sur la Station spatiale internationale depuis juin 2017 et le télescope à ultraviolets du satellite Swift de la NASA (anecdote: la photographie qui a servi à l'étude israélienne était la millionième photo de Swift et à fait l'objet de célébrations à la NASA). L'équipe de recherche a récemment identifié deux autres phénomènes de trous noirs qui paraissaient comme "éclairés" et émettaient une lumière similaire à celle observée au cours de l'évènement dit AT 2017bgt. Ces trois épisodes constituent un type nouveau et intrigant d' 'alimentation' accélérée de trous noirs, inconnue auparavant.

"Nous ne savons toujours pas de manière certaine ce qui provoque cette accélération si dramatique et si soudaine de la croissance de ces trous noirs ", a déclaré le Dr. Trakhtenbrot. "On connait de nombreux mécanismes d'accélération du rythme de leur croissance, mais la plupart se produisent sur des périodes beaucoup plus longues". A présent, les chercheurs lancent un projet dont le but est de découvrir d'autres évènements de ce type et de les suivre au moyen d'un grand nombre de télescopes. "C’est la seule manière de cartographier l'ensemble des mécanismes par lesquels les trous noirs absorbent la matière, de comprendre ce qui les incite à le faire, et peut-être de résoudre enfin l'énigme de la formation de ces 'monstres' au centre des galaxies", conclut le Dr. Arcabi.

 

Crédit photo (en haut de l'article): NASA/JPL-Caltech

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Des astronomes de l’Université de Tel-Aviv observent l’absorption d’une galaxie par ses voisines

Des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv ont mis au point une nouvelle méthode pour mesurer les trous noirs

 

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Des astronomes de l’Université de Tel-Aviv observent l’absorption d’une galaxie par ses voisines

Des chercheurs de l'observatoire Wise de l'Université de Tel-Aviv à Mitzpe Ramon, sous la direction du Dr. Noah Brosch de l'École de physique et d'astronomie, ont identifié un corps céleste situé à environ 300 millions d'années-lumière, qui présente la forme d’un énorme ‘têtard’ avec une tête contenant deux galaxies, et une queue qui s'étend sur près de 500 000 années-lumière. Selon eux, il s’agit d’une nouvelle démonstration concrète d'un des processus les plus fascinants de l'univers: l’avalement d'une galaxie naine par ses voisines plus grandes.

Galaxies predatricesL'étude, réalisée en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Californie à Los Angeles et de l'Académie des sciences de Russie, a été publiée cette semaine dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

« Nous recherchons de l'action dans le ciel », explique le Dr. Brosch. « Nous observons les galaxies et leurs environs pour détecter toute trace de changement: sont-elles en train de grandir ou bien de rétrécir? Est-ce qu'elles interagissent avec entre elles ? Entre autres, nous observons les amas de galaxies les plus denses, en formant l'hypothèse qu'elles interagissent davantage entre elles lorsqu'elles sont proches les unes des autres. Ce genre de groupements denses de galaxies est surnommé Hickson Compact Group HCG, du nom de l'astronome canadien Paul Hickson qui les a identifiés en 1982. Contrairement aux amas qui incluent plusieurs milliers de galaxies, les groupes HCG n’en comprennent que quelques unes, ce qui permet d'identifier et de comprendre leurs interactions avec une facilité relative. Le groupe de galaxies observé dans cette étude s'appelle HCG 98 ».

Un évènement qui s'étend sur un milliard d'années

HCG 98 est un groupe de quatre galaxies, situé à 300 millions d'années-lumière. Pour comparer, l'extrémité visible de notre univers se trouve à une distance d'environ 14 milliards d'années lumière. Le groupe HCG 98 est donc un voisin relativement proche. Pour leurs observations et leur décryptage, les astronomes ont utilisé une technologie spéciale: un télescope acquis il y a environ cinq ans, capable d'observer et de photographier une portion relativement étendue du ciel; et une méthode de traitement, combinant ensemble de nombreux clichés de la même région, permettant aux chercheurs de distinguer même des corps très pâles, invisibles autrement.

Noah BroschLes observations de HCG 98 ont révélé un phénomène nouveau et inhabituel: un corps céleste géant en forme de têtard qui n’avait pas été découvert à ce jour car il n'émet qu'une lumière extrêmement pâle. « Le têtard est composé d'une tête avec en son centre deux galaxies semblables à la Voie lactée, et d'une queue énorme, longue d'environ 500 000 années-lumière », explique le Dr Brosch. « Nous pensons qu'il s'agit là d'une preuve concrète d'un processus qui se déroule sans cesse dans l'univers: l'absorption de galaxies naines par des galaxies plus grandes. Un tel événement, qui s'étend sur environ un milliard d'années, se produit lorsque les étoiles de la petite galaxie sont attirées par la force de gravitation des grandes galaxies qui la cannibalise. Dans le cas présent, il semble que la tête du têtard soit formée d'étoiles de la petite galaxie qui étaient proches des deux grandes "prédatrices" observées en son centre; la queue géante est composée de restes d’étoiles qui étaient plus éloignées au sein de la galaxie naine. Nous avons en fait saisi le processus de désintégration en pleine réalisation ».

Actuellement, les chercheurs de l'observatoire Wise poursuivent un projet à grande échelle utilisant une technologie de détection spéciale pour localiser des évènements à proximité d'environ 100 galaxies à travers l'univers.

Les observations ont été effectuées à l'observatoire Wise de l'Université de Tel-Aviv à Mitzpeh Ramon, et avec un télescope identique aux États-Unis.

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Deux anciens étudiants de l'Université de Tel-Aviv à l'origine du projet d'atterrissage du satellite israélien sur la lune

Deux anciens étudiants de l'Université de Tel-Aviv, Yariv Bash et Yonatan Winetraub et un ancien enseignant, Kfir Damari, sont à l'origine du projet de l'association SpaceIl qui aboutira après 8 ans de travail à l'atterrissage sur la lune d'une sonde spatiale israélienne, le 13 février 2019, faisant d'Israël le 4e pays à planter son drapeau sur la lune (après les Etats-Unis, la Russie et la Chine).

Satellite israelienA la fin de l'année 2010 Yariv Bash, alors étudiant de maîtrise en ingénierie électronique à l'université de Tel-Aviv annonça dans un post sur Facebook sa décision de s'inscrire à une compétition organisée par Google, ayant pour but le lancement d'un satellite non-habité sur la lune. Il a été rejoint par Kfir Damari, ingénieur en communication, ancien enseignant de l'UTA et Jonathan Weintraub, diplômé de la Faculté d'ingénierie, employé à l'IAI (Israel Aerospace Industries). Ensemble, les trois jeunes ont fondé SpaceIL, une organisation à but non lucratif dont les efforts aboutiront au lancement en décembre prochain du premier vaisseau spatial israélien qui atterrira sur la lune en février 2019.

Devenu un projet national

SpaceIL était le seul concurrent israélien engagé dans la compétition internationale Google Lunar XPRIZE qui offrait alors 20 millions de dollars à la première équipe qui parviendrait à faire débarquer un vaisseau spatial sans pilote sur la lune. Depuis, la mission est devenue un projet national, soutenu par l'Agence spatiale d'Israël, le ministère des Sciences, l'Institut Weizmann, Bezeq et des donateurs privés, et en premier lieu l'homme d'affaires Morris Kahn, actuel président de SpaceIL, qui a financé le projet pour un montant d'environ 100 millions de shekels. La startup, qui avait révélé le design de son engin spatial en octobre 2015 lors d'une conférence de presse tenue dans la maison du Président de l'Etat, Reuven Rivlin, ne compte pas moins de 35 anciens diplômés de l'Université de Tel-Aviv, dont son PDG sortant, le Dr. Eran Privman.

Le concours est arrivé officiellement à sa fin sans vainqueur le 31 mars 2018 lorsque Google annonça qu'il retirait son parrainage de la compétition. SpaceIL avait cependant informé qu'elle était déterminée à poursuivre sa mission.

spaceil2La sonde, qui mesure seulement un mètre et demi de haut et deux mètres de diamètre et pèse 600kg, sera propulsée sur un lanceur Falcon 9 de la société SpaceX à partir de Cap Canaveral en Floride. Elle voyagera environ deux mois jusqu'à la date prévue de l'atterrissage. Son poids sera alors de 180 kg, ce qui en fera le plus petit vaisseau spatial à atterrir sur la lune à ce jour. En raison de sa taille relativement réduite, la sonde de SpaceIL est considérée comme nettement moins coûteuse que les satellites habituellement lancés à distance.

Le satellite devra franchir l'atmosphère et parcourir la distance de la Terre à la Lune, environ 384 000 km, soit plus de 10 fois plus la distance entre la Terre et les satellites de communication qui tournent autour. Il sera propulsé par son lanceur lorsqu'il aura atteint une distance de 60 000 kilomètres, et commencera alors à tourner autour de la terre en orbites elliptiques sur une distance totale cumulée de 9 millions de kilomètres.

"Même la lune n'est pas la limite"

A un moment donné, le vaisseau spatial élargira son orbite autour de la Terre jusqu'à ce qu'il se rapproche de la lune. Il mettra alors ses moteurs en marche et ralentira sa vitesse pour permettre à la force de gravité de la lune de le capter dans son orbite. Il se mettra alors à tourner en orbite autour de la lune jusqu'à l'atterrissage. Le voyage devrait durer en tout 8 semaines du lancement à l'alunissage.

Après son arrivée, le satellite, qui plantera le drapeau israélien sur la Lune le 13 février 2019, commencera à photographier et filmer son site d'atterrissage et à relever des mesures du champ magnétique dans le cadre d'une mission scientifique réalisée en collaboration avec l'Institut Weizmann. L'information sera transférée à la salle de contrôle de l'IAI au cours des deux jours suivant l'atterrissage.

"Au-delà de la fierté nationale, l'objectif principal du projet est éducatif", a déclaré le Prof. Isaac Ben-Israel, président de l'Agence spatiale israélienne et directeur du Centre Blavatnik de recherche interdisciplinaire de cyber-sécurité de l'Université de Tel-Aviv. "Il s'agit de montrer aux enfants d'Israël qu'avec une éducation adaptée, des connaissances en sciences et en mathématiques et le 'culot' israélien, même la lune n'est pas la limite. Il marque également la nouvelle orientation de la politique de l'espace israélienne: passer de la construction de satellites pour l'observation de la Terre à l'exploration de l'espace lointain".

"SpaceIL vise à produire en Israël un 'effet Apollo', comme le programme américain d'alunissage en 1966: encourager la prochaine génération d'enfants israéliens à choisir les domaines de la science, de l'ingénierie, de la technologie et des mathématiques; les faire penser différemment dans ces domaines; leur procurer un sentiment de capacité, et en fait leur permettre de rêver en grand même dans notre petit pays. L'association s'efforce de changer le discours en Israël et d'encourager les filles et les garçons à y voir des opportunités passionnantes pour leur avenir en science, ingénierie, technologie et mathématiques".

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Un physicien de l'Université de Tel-Aviv prouve l'existence de la matière noire de l'univers

Selon le Prof. Rennan Barkana, chef du Département d'Astronomie de l'Université de Tel-Aviv, l'analyse de l'intrigant signal radio datant du début de l'univers récemment capté par des chercheurs de l'Université d'Arizona, apporte la première preuve tangible de l'existence de la fameuse matière noire invisible qui constitue 80% de notre univers.

MatierenoireL'étude a été publiée le 28 février dans la prestigieuse revue Nature.

La communauté des astrophysiciens dans le monde est en ébullition ces jours-ci suite à une double découverte particulièrement surprenante: tout d'abord, la première réception d'un signal radio datant d'une époque obscure dans l'histoire de l'Univers : celle de la formation des premières étoiles et galaxies. Mais peut-être plus important encore, les propriétés étonnantes de ces ondes radio éclairent un autre grand mystère: celui de l'existence de la matière noire.

Les ondes des premières étoiles 

"La matière noire est une matière qui nous ne pouvons pas observer directement comme le monde physique qui nous entoure, que ce soit les particules et les atomes, ou les étoiles et les galaxies", explique le Prof. Barkana. "Jusqu'à présent, la seule preuve de son existence était la force de gravité qu'elle exerce sur la matière qui l'entoure, et qui explique une variété de phénomènes de l'univers. Par exemple: les forces gravitationnelles font que notre galaxie, la Voie Lactée, tourne en spirale à une vitesse énorme; mais la masse de matière observée et mesurée ne suffit pas à expliquer cette vitesse. L'hypothèse est que la masse manquante est celle de la matière noire. En fait, selon les calculs effectués par les astronomes, la matière noire compterait pour plus de 80% de toute la matière de l'univers, et les chercheurs du monde entier tentent de trouver des preuves concrètes de son existence".

rennan barkana 180X180 2La découverte publiée par le Prof. Barkana a commencé par la réception d'une onde radio particulière par le radiotélescope EDGES en Australie, dans le cadre d'une étude menée par des chercheurs de l'Université d'Arizona aux Etats-Unis. "De tels télescopes sont conçus pour capter des signaux radio à partir du début de l'univers", explique le Prof. Barkana. "Selon la longueur de l'onde, on peut savoir de quelle période il provient dans l'histoire de l'univers. Le signal particulier capté par EDGES est le premier qui nous soit parvenu à partir d'une période intrigante, sur laquelle nous savons peu de choses: l'ère à laquelle les étoiles et les galaxies ont commencé à se former il y a 13,8 milliards d'années. Cependant, le signal capté était d'une puissance significativement plus grande que prévu, et les chercheurs américains se sont donc demandé pourquoi, et se sont adressé à moi pour obtenir la réponse à cette question. "

Un refroidissement absolu au contact de la matière noire 

Selon le Prof. Barkana, la puissance surprenante du signal radio est liée à la température des atomes d'hydrogène qui flottaient dans l'espace à cette époque ancienne, température très froide, d'environ 10 degrés au-dessus du zéro absolu, soit moins 263 degrés Celsius, car l'univers n'était pas encore réchauffé par le rayonnement des soleils (les étoiles) qui n'avaient pas encore été créés. Ces atomes d'hydrogène absorbaient les ondes radio émis par les rayons cosmiques, et plus ces ondes étaient froides, plus elles étaient absorbées. Les radiotélescopes qui captent aujourd'hui les signaux du début de l'univers, mesurent en réalité cette absorption.

"L'intensité de l'absorption du signal radio capté par le télescope témoigne du fait que la température de l'hydrogène à cette époque ancienne était encore plus basse que le minimum estimé jusqu'alors possible", explique le Prof. Barkana. "La seule explication à ce refroidissement supplémentaire est un transfert d'énergie vers une matière encore plus froide, la seule 'candidate' à l'absorption de cet excès d'énergie des atomes d'hydrogène étant la matière noire, dont la température au début de l'univers était encore plus proche du zéro absolu". Ainsi la découverte prouve que la matière noire existe vraiment, et plus encore, qu'elle est composée de particules qui sont entrées en collision avec les atomes d'hydrogène et en ont absorbé l'énergie. Contrairement aux spéculations antérieures, ces particules sont probablement des particules légères, pas beaucoup plus lourdes que les atomes d'hydrogène.

"La recherche sur l'absorption et le décodage des ondes de l'univers est un domaine actif et en pleine croissance", conclut le Prof. Barkana. "Actuellement on construit dans le monde des radiotélescopes plus sophistiqués, en particulier le SKA, qui sera le plus grand radiotélescope du monde. Nous pensons que nous pourrons grâce à lui capter d'autres ondes radio indiquant l'existence de la matière noire, et je prévois qu'ils répondront à un modèle distinct, immédiatement reconnaissable. Nous pouvons certainement nous attendre à beaucoup d'autres observations et découvertes fascinantes! ".

Illustration: Un modèle d'ondes radio dans le ciel créé par la combinaison du rayonnement des premières étoiles et de l'effet de la matière noire. Les zones bleues sont celles où la matière noire a refroidi la matière habituelle (Credit.: Prof. Rennan Barkana).

Cet article a été publié sur Siliconwadi.fr

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L'université de Tel-Aviv établit un nouveau centre spatial pour la construction de mini-satellites révolutionnaires

L'Université de Tel-Aviv construit un nouveau centre spatial pour la création et le lancement de satellites spécialisés, de la taille d'une boite à chaussures, destinés à la recherche scientifique, dans des domaines allant de la surveillance de la pollution de l'air aux réseaux de télécommunication, en passant par le suivi des forêts tropicales et les applications agricoles. Le nouveau centre, qui rendra la technologie satellitaire accessible aux chercheurs de tout le campus, sera présenté à la 13e Conférence internationale sur l'espace, qui aura lieu les 29 et 30 janvier à l'Université.

minisatelliteL'initiative est soutenue par la Fondation Porter, et le centre sera situé dans l'Ecole Porter d'Etudes environnementales de l'Université de Tel-Aviv. Les mini-satellites spécialement conçus pour répondre à des questions scientifiques spécifiques, seront construits par des experts et des ingénieurs en coopération avec les professeurs et les étudiants de l'Université de Tel-Aviv. Ils seront réalisés en peu de temps et à des coûts relativement bas.

"Jusqu'à présent, les scientifiques qui avaient besoin de satellites pour leurs recherches devaient utiliser les services des grands satellites, généralement lancés par les gouvernements ou l'armée", explique le Prof. Colin Price, directeur de l'Ecole Porter, qui a mené l'initiative en collaboration avec Dr. Meir Ariel, chef du Centre des Sciences de Herzliya. "La méthode du nouveau centre les libère de cette dépendance, et leur permettra une souplesse beaucoup plus grande dans l'utilisation des satellites pour la recherche".

Former la prochaine génération d'experts dans le domaine de l'espace

La nouvelle approche, rendue possible par la révolution de la miniaturisation technologique, repose sur l'utilisation de cubes d'une taille de 10 x 10 x 10 cm, assemblés pour composer de minuscules satellites ("de la taille d'une boite à chaussure" selon le Prof. Price). Chaque mini-satellite sera équipé de caméras et de capteurs minuscules, en fonction de la mission à laquelle il sera destiné, et d'une antenne qui lui permettra d'envoyer des données à la station au sol. La construction d'un mini-satellite prend environ deux ans, comparée à 10 ou même 20 ans pour celle d'un grand satellite, et son coût de construction et de lancement est d'environ un demi- million de dollars, contre des centaines de millions requis pour un satellite traditionnel.

Colin priceLes mini-satellites "montent" dans l'espace sur des engins spatiaux lancés dans le monde entier et entrent en orbite autour de la Terre à une altitude de 400 à 600 kilomètres. Ils se déplacent à une vitesse de 8 kilomètres par seconde et font le tour du globe toutes les 90 minutes. Ils peuvent être utilisés pour la recherche dans tous les domaines: surveillance environnementale, pollution de l'air, surveillance des forêts tropicales, des icebergs polaires ou des migrations animales, agriculture, réseaux de communication, géophysique, géographie, recherche atmosphérique, météorologie, biologie, médecine, etc.

En plus de ses activités de recherche, le centre se consacrera également à l'éducation  et construira des programmes pour former des étudiants dans le domaine des sciences spatiales et des satellites. Il devrait également participer au projet "Israël 70", qui marquera le 70e anniversaire du pays, par la construction de satellites miniatures dans 70 lycées, et leur lancement dans l'espace.

"Notre centre aura des préoccupations essentiellement scientifiques", conclut le Prof. Price. "C'est un centre multidisciplinaire conçu pour servir les chercheurs sur tout le campus, dans des domaines allant des sciences exactes, de l'ingénierie et des sciences de la vie jusqu'aux sciences sociales, sciences de l'éducation, le droit et même les arts. En plus de son activité de recherche, il s'occupera de former la prochaine génération d'experts dans le domaine de l'espace et des satellites".

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