#terme spectroscopique

[unpeudephysique]

Termes spectroscopiques et micro-états

Nous nous sommes jusqu’à présent intéressé à l’état de plus basse énergie des atomes. Dans le cas du titane par exemple ([Ar] 4s2, 3d2) le terme spectroscopique de cet état de plus basse énergie est 3F2. La règle de Hund nous a aidé à déterminer ce terme spectroscopique :

Dans le monde incertain et changeant de la physique quantique, les électrons, pour peu qu’ils aient un peu d’énergie à revendre (thermique, électrique...) mais pas suffisamment pour sauter dans une sous-couche d’énergie supérieure, ne vont pas rester sagement dans les cases que nous leur avons assignées. Ils vont au contraire occuper tous les micro-états possibles de la sous-couche 3d2 compatibles avec le principe d’exclusion de Pauli.

Considérons le premier électron. Nous l’avons casé dans l’orbitale de nombre quantique ml = 2 mais il peut aussi bien occuper chacune des 4 autres orbitales de la sous-couche d et avoir le spin -1/2 ou +1/2, ce qui fait 10 possibilités. Supposons qu’il ait fixé son choix, il reste au second 9 choix possibles (le principe d’exclusion de Pauli empêche qu’il se trouve dans le même état que le premier). Cela nous fait 90 combinaisons en tout. Mais la distinction que nous avons faite entre 1er électron et 2ème électron est formelle : ils sont indiscernables. Il n’y a donc en fait que 45 micro-états différents possibles. Nous allons les lister.

Dénombrement des micro-états

Nous sommes dans une sous-couche d et il y a deux électrons, la projection du moment cinétique orbital L de l’atome sur l’axe de mesure peut donc prendre toutes les valeurs de -4 à +4 tandis que son spin peut prendre les valeurs -1, 0 et 1.

Remarque : mL et mS sont les valeurs que peuvent prendre les projections de L et S sur l’axe de mesure.

Les deux tableaux qui suivent détaillent toutes les configurations possibles respectant le principe d’exclusion de Pauli. Dans le premier sont répertoriées toutes les combinaisons avec mS = 1. Celles pour lesquelles mS = -1 donnent un tableau qui est l’exact symétrique de celui-ci.

Remarque : la première rangée ainsi que la dernière sont vides en raison du principe d’exclusion de Pauli.

Dans le deuxième tableau sont répertoriées toutes les configurations pour lesquelles mS est nul.

L’étape suivante consiste à faire la synthèse du nombre de micro-états pour chacun des couples (mL, mS). On retrouve bien les 45 micro-états prédits initialement.

Nous allons rechercher maintenant les termes spectroscopiques principaux correspondant à ces différents micro-états. Considérons dans un premier temps les combinaisons présentant le terme mL le plus élevé. Ici il n’y en a qu’une et elle correspond au couple (mL=4, mS=0). Elle est caractéristique du terme spectroscopique 1G. Prenons maintenant un peu de recul. Si le titane possède un état tel que (L=4,S=0), il n’y a aucune raison que le moment cinétique orbital de cet état soit orienté uniquement dans l’axe choisi pour faire la mesure. Le terme spectroscopique 1G se décline donc également avec des valeurs de mL égales à 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4, ce qui nous fait 9 micro-états en tout. Puisque nous les avons identifier, nous pouvons les retirer du tableau. Pour cela, il suffit d’enlever 1 à tous les éléments de la colonne mS = 0.

Poursuivons. Même démarche : recherchons les combinaisons présentant le terme mL le plus élevé. Cette fois il y en a trois : (3, 1), (3, 0) et (3, -1). On reconnait un état triplet dont le terme spectroscopique est 3F. Si on applique le même raisonnement que ci-dessus, il est clair qu’un état (L=3, S=1) peut apparaître sous la forme de plusieurs micro-états avec mL prenant toutes les valeurs entières possibles entre -3 et +3 et mS toutes les valeurs entières entre -1 et +1. Ceci nous fait 21 micro-états en tout. Pour les retirer du tableau il faut enlever 1 à toutes les cases.

Si on poursuit la même démarche, on trouve le couple (2, 0) qui correspond au terme spectroscopique 1D, lequel regroupe avec 5 micro-états.

On aura compris le principe de ce dénombrement. Il nous donne également le terme spectroscopique 3P avec 9 micro-états et le terme spectroscopique 1S qui est singulet. On a donc au total 9 micro-états 1G, 21 micro-états 3F, 5 micro-états 1D, 9 micro-états 3P et un micro-état 1S. On constatera au passage que le micro-état (1, 0) par exemple peut très bien relever des états associée aux termes spectraux 1G, 3F, 1D ou 3P. Rien d’anormal dans tout cela. Cela signifie tout simplement que dans la « vraie vie », la fonction d’onde d’un atome dans ce micro-état est dans une superposition de ces 4 états !

Termes spectraux secondaires

Nous avons listé les termes spectraux principaux mais, pour être exhaustifs, il nous faudrait leur formulation complète : 2S+1LJ. Nous verrons dans un post ultérieur qu’elle joue un rôle essentiel dans certains phénomènes physiques comme l’effet Zeeman. Prenons par exemple le terme 3P. La valeur maximale de J pour cet état est J = L+S = 2. Le terme spectroscopique complet qui lui est associé est donc 3P2. Le nombre de micro-états auquel on peut attribuer ce terme spectroscopique est égal à 2J+1 = 5. Dans le cas du terme 3F, la valeur maximale de J est 4. Le terme spectroscopique complet qui lui est associé est donc 3F4 et il regroupe 9 micro-états.

Aïe... Cela ne nous fait en tout que 29 états. Il en manque donc 16. Si l’on se reporte aux décomptes faits plus haut, on voit d’ailleurs qu’on n’a pour le moment comptabilisé que 9 micro-états de type 3F alors qu’on en avait décompté 21 ! Idem pour 3P : on n’en a comptabilisé que 5 alors qu’on en attendait 9. Ceci résulte du fait que l’on n’a tenu compte que des micro-états tels que J = L+S. Or, rien n’oblique L et S à être orienté dans la même direction. Pour retrouver les micro-états manquants, il faut tenir compte aussi de ceux pour lesquels |L-S| < J < L+S.

Nous voilà rassurés : nous avons bien retrouvé nos 45 micro-états.

Energies associées aux termes spectroscopiques

Reste à déterminer l’échelle des énergies des micro-états associés à ces différents termes spectroscopiques. Les règles de Hund vont nous aider :

les termes spectroscopiques de plus grande multiplicité ont l’énergie la plus basse,

parmi ceux-ci, ceux qui ont le moment L le plus élevé ont l’énergie la plus basse,

enfin, pour un même couple (L,S), lorsque la sous-couche est moins qu’à moitié remplie, l’énergie décroît avec J alors que c’est le contraire lorsque la sous-couche est plus qu’à moitié remplie.

La réalité n’est pas toujours exactement conforme à la règle de Hund. L’écart entre les niveaux d’énergie est d’ailleurs souvent très faible, d’où des chevauchements. Seul le terme spectroscopique de l’état fondamental peut être prédit avec certitude. Ici, c’est 3F2.

Ordre de grandeur

Nous avons vu que l’ordre de grandeur du couplage spin orbite était donné par une formule simple :

Z étant le numéro atomique de l’atome considéré. Dans le cas du titane, Z = 22 et n = 3. L’écart d’énergie entre le micro-état 3P0 et le micro-état 3F2 est de 0,138 eV. Soit lambda la longueur d’onde correspondant à un tel écart :

Dans le cas considéré, elle vaut 9 microns, ce qui la situe dans l’infra-rouge.

Atome de Nickel

Le travail que nous avons fait est plutôt fastidieux... et il n’y a que 2 électrons dans la sous-couche 3d ! Que dire du nickel Ni qui en compte 8... Pas de panique. On va utiliser une astuce fort utile. Au lieu de comptabiliser les électrons on va s’intéresser aux « trous ». Pour être plus clair, au lieu de placer les électrons dans des cases vides, on va en retirer de cases pleines. Retirer un électron de spin +1/2 revient à ajouter un trou de spin -1/2. Retirer un électron de spin -1/2 revient à ajouter un trou de spin +1/2. Comme le moment cinétique L et le spin S d’une sous-couche pleine sont tous les deux nuls, on voit que le décompte dans le cas où on a deux trous conduit au même résultat que dans le cas où l’on a deux électrons... A une différence près : cette fois la sous-couche est plus qu’à moitié remplie. Le terme spectroscopique de l’état fondamental du nickel n’est pas 3F2 mais 3F4.

Termes spectroscopiques d’un état excité

L’exemple du titane partait de l’hypothèse que ses électrons de valence restaient dans la sous-couche 3d. Qu’ne est-il lorsqu’il est excité et que l’un de ses électrons saute dans une sous-couche d’énergie plus élevée ?

Prenons le cas du calcium [Ar] 4s2. Le terme spectroscopique de l’état fondamental est 1S0 (sous-couche 4s remplie). Dans le premier état excité l’un des électrons de valence passe dans la sous-couche 4p. L’électron 4s1 peut se trouver dans l’état (0,-1/2) et dans l’état (0,1/2). Pour l’électron 4p1 il y a plusieurs combinaisons puisque ml peut prendre les valeurs 1, 0, -1 et s les valeurs -1/2 et +1/2.

D’où l’on tire le dénombrement suivant :

Il est facile de voir que les termes spectroscopiques principaux sont 1P et 3P. Pour ce qui est des termes complets, le premier ne peut s’écrire que d’une seule façon : 1P1 et il couvre 3 micro-états. Quant au deuxième, la configuration 3P2 n’épuise pas tous les micro-états possibles (5 micro-états) et il faut lui adjoindre les configurations 3P1 (3 micro-états) et 3P0.

Quelles sont les transitions possibles ? Les transitions dL=1, dJ=1 mais pas les deux autres (une transition J=0 vers J=0 n’est pas possible même si dL=1).

Revenons à l’atome de nickel. Le premier état excité de cet atome est l’état 4s1 3d9. Le dénombrement des micro-états ne pose aucune difficulté : l’électron de la sous-couche 4s ne peut se trouver que dans les états (0,-1/2) et (0,+1/2). Quant au trou de la sous-couche 3d9, il ne peut être que dans les états (l,-1/2) et (l,+1/2) avec l compris entre -2 et +2. On en déduit le tableau suivant.

On peut en extraire les termes spectroscopiques 3D3 et 1D2. Ces termes ne recouvrent que 12 micro-états sur 20. On vérifie facilement que tous les micro-états 1D ont été dénombrés (il y en a 5) mais pas tous les micro-états 3D (il devrait y en avoir 15). Il faut donc leur adjoindre les termes 3D2, 3D1.

Si on s’intéresse aux niveaux d’énergie de ces états excités par rapport aux niveaux associés à la configuration dite non excitée (4s2 3d8), on pourrait s’attendre à ce que les termes 3D aient un niveau supérieur à celui des niveaux 3F et inférieur à celui des niveaux 3P. En fait, il y a un entrelacement entre les niveaux 3F et les niveaux 3D.

Les seules transitions possibles sont celles qui respectent les règles édictées plus haut :

Les fréquences correspondant à ces sauts sont dans le domaine de l’infra-rouge.

Pour en savoir plus :

post sur la classification périodique des éléments

post sur le nuage électronique

post sur les nombres quantiques et les termes spectroscopiques

post sur l’effet Zeeman et l’expérience de Stern et Gerlach

post sur le spectre d’émission de l’hydrogène

post sur la raie à 21 cm de l’hydrogène

post sur les métaux de transition

post sur les métaux alcalins et alcalino-terreux

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[reseau-actu]

Bien qu’il soit le plus connu des fermions élémentaires, l’électron n’a toutefois pas fini de révéler tous ses secrets aux scientifiques. Après avoir étudié ses propriétés physiques, longtemps les physiciens ont tenté d’identifier sa forme. Et récemment, grâce à une méthode impliquant des atomes artificiels, des chercheurs ont enfin réussi à déterminer la forme de l’électron. Un résultat essentiel qui pourrait ouvrir la voie au développement de futurs ordinateurs quantiques.

Des physiciens de l’Université de Bâle ont montré pour la première fois à quoi ressemble un électron dans un atome artificiel. Une méthode récemment développée leur permet de déterminer la probabilité qu’un électron soit présent dans un espace. Cela permet un meilleur contrôle des spins d’électrons, qui pourraient constituer la plus petite unité d’informations dans un futur ordinateur quantique. Les résultats des expériences ont été publiés dans la revue Physical Review Letters et la théorie correspondante dans la revue Physical Review B.

Le spin d’un électron est un bon candidat pour servir de bit quantique (qubit) au sein d’un ordinateur quantique. Contrôler et commuter ce spin ou le coupler avec d’autres est un défi sur lequel travaillent de nombreux groupes de recherche du monde entier. La stabilité d’un spin unique et l’intrication de différents spins dépendent, entre autres, de la géométrie des électrons, impossible auparavant à déterminer expérimentalement.

Des électrons évoluant au sein d’atomes artificiels

Les chercheurs des équipes dirigées par les professeurs Dominik Zumbühl et Daniel Loss du département de physique et du Swiss Nanoscience Institute de l’Université de Bâle ont mis au point une méthode leur permettant de déterminer spatialement la géométrie des électrons au sein de points quantiques.

Un point quantique est un piège de potentiel qui permet de confiner des électrons libres dans une zone environ 1000 fois plus grande qu’un atome naturel. Comme les électrons piégés se comportent de la même façon que les électrons liés à un atome, les points quantiques sont également appelés « atomes artificiels ». L’électron est maintenu dans le point quantique par des champs électriques. Cependant, il se déplace dans l’espace et, avec des probabilités différentes correspondant à une fonction d’onde, évolue dans des zones spécifiques dans son espace de confinement.

Graphiques montrant la géométrie spatiale des fonctions d’onde de l’électron en fonction des niveaux d’énergie. La détermination de cette géométrie permet aux chercheurs de caractériser la forme de l’électron. Crédits : Leon C. Camenzind et al. 2019

Les scientifiques utilisent des mesures spectroscopiques pour déterminer les niveaux d’énergie dans le point quantique et étudient le comportement de ces niveaux dans des champs magnétiques de force et d’orientation variables. Sur la base de leur modèle théorique, il est possible de déterminer la densité de probabilité de l’électron et donc sa fonction d’onde avec une précision à l’échelle nanométrique. « En termes simples, nous pouvons utiliser cette méthode pour montrer à quoi ressemble un électron pour la première fois » explique Loss.

Une meilleure compréhension des propriétés spatiales de l’électron

Les chercheurs, qui travaillent en étroite collaboration avec des collègues au Japon, en Slovaquie et aux États-Unis, ont ainsi une meilleure compréhension de la corrélation entre la géométrie des électrons et le spin de l’électron, qui devrait être stable le plus longtemps possible et rapidement commutable pour une utilisation en tant que qubit.

Un électron est piégé dans un point quantique formé dans un gaz bidimensionnel entre deux couches de semi-conducteur. Cependant, l’électron se déplace dans l’espace et, avec différentes probabilités correspondant à une fonction d’onde, reste à certains endroits dans son confinement (ellipses rouges). En utilisant les champs électriques, la géométrie de cette fonction d’onde peut être modifiée. Crédits : University of Basel

Sur le même sujet : La forme de l’électron à l’origine du déséquilibre matière-antimatière ?

« Nous pouvons non seulement cartographier la forme et l’orientation de l’électron, mais également contrôler la fonction d’onde en fonction de la configuration des champs électriques appliqués. Cela nous donne l’occasion d’optimiser le contrôle des spins de manière très ciblée » déclare Zumbühl.

L’orientation spatiale des électrons joue également un rôle dans l’intrication de plusieurs spins. De manière similaire à la liaison de deux atomes à une molécule, les fonctions d’onde de deux électrons doivent être placées sur un seul plan pour que l’intrication soit réussie. À l’aide de la méthode développée, de nombreuses études antérieures peuvent être mieux comprises et les performances des spin qubits pourront être encore optimisées à l’avenir.

Thomas Boisson 25 mai 2019 Physique1 Source: Trust My Science

[ca-se-passe-la-haut]

La matière noire rendue visible dans les amas de galaxies

Une nouvelle méthode vient de montrer tout son potentiel pour "éclairer" la matière noire à l'intérieur des amas de galaxie : il s'agit d'observer les étoiles errantes dans les amas de galaxies,  celles qui ont été éjectées lors de collisions galactiques et qui se retrouvent prises au piège du potentiel gravitationnel produit par la matière noire. Ces étoiles émettent une faible lumière qui est encore décelable par nos meilleurs télescopes. 

Cette faible luminosité visible à l'intérieur des amas entre leurs galaxies constitutives est appelée la lumière intra-amas (intracluster light, ICL). Pour montrer que la répartition des étoiles errantes produisant cette lumière correspondait bien à la répartition de la matière noire diffuse au sein des amas de galaxies, Mireia Montes (Yale university) et Ignacio Trujillo ont comparé des cartographies de la lumière intra-amas avec la distribution de masse déduite de mesures de lentilles gravitationnelles obtenues avec le télescope spatial Hubble (et son programme Frontier Fields). Ce programme s'est focalisé sur l'observation de 6 amas de galaxies avec une durée d'observation continue d'environ 100h pour chaque amas, permettant d'atteindre à la fois des objets très faiblement lumineux autour des amas de galaxies, des galaxies très lointaines amplifiées et déformées par lentille gravitationnelle, et la lumière très faible émanant de l'intérieur des amas de galaxies.

En superposant les deux types de cartographies, qui n'ont aucun lien (cartographie de masse et cartographie de lumière), les astrophysiciens obtiennent un accord quasi parfait : les étoiles errantes se retrouvent distribuées exactement là où se trouvent d'énormes quantité de masse invisible. 

Les chercheurs montrent dans leur étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society que à la fois les étoiles éjectées des galaxies errant au milieu des amas de galaxies et la matière noire diffuse autour de ces galaxies se comportent comme des composantes sans collision. En somme, la lumière intra-amas permet de littéralement "voir" où se trouve la matière noire. Cette méthode s'avère même plus efficace que la méthode classique de lentilles gravitationnelles car cette dernière requiert une étape de reconstruction délicate à mettre en oeuvre, associée à des mesures spectroscopiques longues à traiter. La méthode de Montes et Trujillo a juste besoin d'images profondes des amas de galaxies comme ce que peut faire le télescope Hubble, c'est à dire d'un peu de temps d'observation.

Au delà d'une cartographie inédite de la matière noire à l'intérieur des amas de galaxies, l'utilisation de l'ICL comme traceur introduit la possibilité, à terme, de tester la nature de la matière noire. Par exemple, si les particules de matière noire ont une caractéristique d'auto-interaction, cela devrait se traduire par une petite différence entre la distribution spatiale de la lumière et la distribution spatiale de la matière noire. Les premiers résultats de Montes et Trujillo ne permettent pas encore de déterminer si la matière noire se comporte de cette façon, mais tous les espoirs sont permis pour des futures observations. 

C'est dans ce cadre que Montes et Trujillo s'apprêtent à étudier plus d'amas de galaxies que les six qu'ils ont utilisés pour montrer la pertinence de leur méthode. Ils espèrent également beaucoup d'autres observations par d'autres équipes, sans compter l'utilisation du futur télescope spatial Webb qui devrait décupler la puissance de Hubble.

La matière noire dans les amas de galaxies est désormais visible.

Source

Intracluster light: a luminous tracer for dark matter in clusters of galaxies

Mireia Montes  Ignacio Trujillo

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 482, Issue 2 (11 January 2019) 

https://doi.org/10.1093/mnras/sty2858

Illustrations

1) L'amas de galaxies Abell S1063 imagé par Hubble (J. LOTZ/STSCL, ESA, NASA)

2) Etude de Abell S1063 par Montes et Trujillo : en bleu, le contour de la masse déduite des lentilles gravitationnelles et en vert le contour de la lumière intra-amas. Les deux contours coïncident. Le contour rouge correspond à l'émission de rayons X qui est décalée par rapport aux autres traceurs. (Montes, Trujillo/MNRAS)

via http://bit.ly/2PZFLAF

[designinthemoodforlife]

Parallaxe

La parallaxe est l’incidence du changement de position de l’observateur sur l’observation d’un objet. En d'autres termes, la parallaxe est l'effet du changement de position de l'observateur sur ce qu'il perçoit. Ce mot apparaît au xvi ème siècle, emprunté au grec παράλλαξις, qui signifie « déplacement contigu ; parallaxe ».

A. Incidence du changement de position de l'observateur sur l'observation d'un objet. 1. MÉTROL. Erreur de parallaxe ou p.ell., parallaxe. ,,Angle pouvant exister entre la direction du regard d'un observateur et la perpendiculaire à une graduation amenant une lecture inexacte de la mesure faite`` (DEW. Mes. 1973). Dans les instruments de mesure on supprime pratiquement l'erreur de parallaxe en se plaçant de manière à voir dans le même plan l'aiguille ou l'index et l'image qu'en donne un miroir situé dans le plan du cadran ou de l'échelle (LAITIER 1969). 2. PHOT. Parallaxe de visée. ,,Différences de cadrage entre l'image visée et l'image enregistrée`` (Microgr. 1980). 3. PHYSIOL. Parallaxe oculaire. ,,Angle formé par les axes visuels d'une personne qui fixe un point quelconque d'un objet`` (PAUL Télédétection 1982). Parallaxe binoculaire ou stéréoscopique. ,,Différence apparente dans la position d'un objet lorsqu'il est regardé par l'un ou l'autre oeil séparément, la position de la tête de l'observateur demeurant la même`` (Méd. Biol.t.3 1972).  P. métaph. Ce sont des «Z'amis utiles», comme dit Mariette appuyant sur la liaison. Utiles à quoi, on ne sait pas. À nous faire croire qu'ils peuvent l'être. À nous entourer de semblables. À nous montrer que tout est binaire, deux par deux, comme les yeux, qui n'ont pourtant qu'un regard. À nous apprendre que ce regard doit laisser beaucoup de paupière. Car on en voit des choses en faisant avec eux bouger la parallaxe! (H. BAZIN, Le Matrimoine, Paris, éd. du Seuil, 1967, p.77). 4. TOPOGR. [En vision stéréoscopique] Différence de coordonnées. Parallaxe transversale ou de hauteur ou verticale. Différence d'ordonnées entre deux points. Parallaxe longitudinale ou horizontale ou linéaire. Différence d'abscisse entre deux points (d'apr. Topogr. 1980 et PAUL Télédétection 1982). B. Angle sous lequel on voit perpendiculairement depuis un point donné, un objet donné. 1. ASTRON. [L'objet est une unité de longueur de référence] a) [L'astre considéré appartient au système solaire, l'unité de longueur de référence est le rayon terrestre] Parallaxe diurne ou horizontale ou p.ell., parallaxe. On donne le nom de parallaxe de la lune à l'angle sous lequel on voit de la lune le demi-diamètre de la terre (FLAMMARION, Astron. pop., 1880, p.114):

1. L'observateur terrestre entraîné par la rotation de notre globe se trouve (...), en fonction du temps, dans des positions variables par rapport à un astre extérieur. Cet effet est négligeable pour les étoiles, mais pas pour les objets comme la Lune. Pour ramener une observation au centre de la Terre, il faut donc la corriger de cette parallaxe dite «diurne» pour rappeler qu'elle réside dans la rotation du globe. MULLER 1980.

b) [L'astre considéré est extérieur au système solaire, l'unité de longueur de référence est l'unité astronomique] Parallaxe annuelle ou stellaire ou p.ell., parallaxe. La distance d'une étoile est définie par sa parallaxe, angle sous lequel on voit depuis l'étoile l'unité astronomique de longueur (qui est la valeur moyenne du rayon de l'orbite terrestre, soit 150000000 de km) (Hist. gén. sc., t.3, vol. 1, 1961, p.137). Parallaxe annuelle des étoiles. Un observateur terrestre T qui se déplace au cours de l'année autour du soleil S voit un astre immobile proche E (...) dans une direction qui varie avec la position de l'observateur (KOURGANOFF, Astron. fondam., 1961, p.67):

2. ... que dire de sa révolution [de la terre] autour du soleil. Ici encore, nous avons trois phénomènes qui pour le ptoléméien sont absolument indépendants et qui pour le copernicien sont rapportés à la même origine; ce sont les déplacements apparents des planètes sur la sphère céleste, l'aberration des étoiles fixes, la parallaxe de ces mêmes étoiles. H. POINCARÉ, Valeur sc., 1905, p.273.

 [Suivant le mode d'obtention de la mesure (par visée directe, dynamique, spectroscopique, photométrique, statistique)] Parallaxe trigonométrique, dynamique, spectroscopique, photométrique, statistique (d'apr. SCHATZMAN, Astrophys., 1963, p.38, 95, 97 et Astron. 1973). 2. TOPOGR. ,,Petit angle sous lequel est observée la longueur connue d'une stadia`` (Topogr. 1980). Prononc. et Orth.: []. Att. ds Ac. dep. 1694. Étymol. et Hist. 1557 (P. DE MESMES, Inst. astron., p.70 ds GDF. Compl.). Empr. au gr. «mouvement alternatif, astron.; parallaxe».

[unpeudephysique]

Spectre de l’hydrogène

La longueur d’onde des raies émises par l’atome d’hydrogène est prédite par une formule appelée formule de Rydberg :

Cette formule généralise une formule empirique établie par Johann Balmer en 18885 à partir des raies de l’hydrogène dans le domaine visible. Le fondement théorique de cette formule ne fut découvert que plus tard, grâce aux travaux de Niels Bohr. Il démontra que les raies spectrales d’un atome correspondaient à des sauts quantiques entre les différents états d’énergie possible de ses électrons. Ces états d’énergie sont quantifiés et l’équation de Schrödinger permet de les déterminer. Chacun de ces sauts se traduit par l’émission d’un photon dont la longueur d’onde est inversement proportionnelle au différentiel d’énergie :

Dans le cas d’un atome d’hydrogène, on peut simplifier l’équation de Schrödinger en l’appliquant à un électron évoluant dans un potentiel coulombien. Il est possible alors possible de la résoudre analytiquement. On montre que l’écart entre les différents niveaux d’énergie possibles correspondent bien aux valeurs prédites par la formule de Rydberg. En astronomie, on a donné un nom aux différentes séries de raies spectrales de l’atome d’hydrogène :

La formule de Rydberg s’applique aussi aux atomes hydrogénoïdes. Les atomes hydrogénoïdes sont des cations dépouillés de tous leurs électrons sauf 1 (Li2+, Be3+...). Dans ce cas :

Z étant le numéro atomique de l’atome considéré, M sa masse atomique et me la masse de l’électron.

Lorsque les atomes possèdent plus d’un électron dans leur bande de valence, la formule de Rydberg ne s’applique plus. Il faut tenir compte d’un phénomène appelé couplage spin-orbite (voir le post à ce sujet).

Pour en savoir plus :

post sur la classification périodique des éléments

post sur le nuage électronique

post sur les nombres quantiques et les termes spectroscopiques

post sur l’effet Zeeman et l’expérience de Stern et Gerlach

post sur la raie à 21 cm de l’hydrogène

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[reseau-actu]

Pour la première fois, une équipe internationale d'astrophysiciens, incluant des membres de l'UNIGE, a découvert une nouvelle sorte d'exoplanètes dans le désert des Neptunes, une zone où aucune exoplanète de cette catégorie n'avait à ce jour été identifiée.

© Université de Warwick

Une équipe internationale dirigée par l'Université de Warwick, en collaboration avec l'Université de Genève (UNIGE), a découvert une

exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une étoile autre que le Soleil. La plupart des exoplanètes découvertes...)

3 fois plus grande et 20 fois plus

massive (Le mot massif peut être employé comme :)

que la

Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...)

, nommée NGTS-4b. Orbitant en seulement 1.3 jours

autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...)

de son

étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus...)

, celle-ci est tellement proche que sa

surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...)

est chauffée à plus de 1000 degrés. La nouveauté ? Elle se situe dans une région nommée le "

désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des précipitations (moins de 250 mm par an).)

des Neptunes", une zone interdite dans laquelle aucune autre

planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre...)

comparable n'avait à ce

jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...)

été identifiée. Cette découverte est à lire dans la revue

Astronomy & Astrophysics

.

Les astronomes supposaient inexistantes les exoplanètes de la taille de Neptune se situant très proches de leur étoile et possédant une enveloppe d'éléments volatils ou une

atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)

. Cette région, surnommée le "désert des Neptunes", ne peut contenir que des exoplanètes de type Jupiter chaudes, telle que 51-Peg b, suffisamment massives pour retenir leur atmosphère malgré l'

irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons alpha,...)

de leur étoile, et les exoplanètes de type rocheux, telle que CoRoT-7 b, n'ayant pas ou plus d'enveloppe d'éléments volatils. Les exoplanètes intermédiaires de type Neptune chaudes n'ont en effet pas une

masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave). Ces...)

suffisante pour retenir leur atmosphère fortement irradiée et soufflée par leur étoile.

Une Neptune dans le désert

Pourtant, une équipe internationale d'astrophysiciens a découvert NGTS-4b: une exoplanète 3 fois plus grande et 20 fois plus massive que la Terre, dont la surface est chauffée à plus de 1000 degrés. D'après sa

densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme...)

, NGTS-4b possède une enveloppe volatile, malgré sa présence dans le désert des Neptunes. C'est la première de la sorte découverte dans cette zone inattendue et supposée interdite. Les chercheurs pensent que la planète a dû atteindre ce désert des Neptunes récemment, par migration orbitale, ou qu'elle était initialement une

géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par opposition aux planètes telluriques, en raison de l'épaisse...)

et que son atmosphère n'a pas encore fini d'être soufflée et évaporée par son étoile.

Une précision inégalée

Cette Neptune a été observée grâce à un nouvel instrument mis en place à l'Observatoire de Paranal au Chili, en collaboration avec le Département d'

astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être...)

de la Faculté des sciences de l'UNIGE. Le New Generation Transit Survey (NGTS) est constitué d'un

ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...)

de 12 télescopes robotiques de 20 cm de

diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...)

qui cherchent à identifier des transits photométriques (ou des

mini (MINI est une marque automobile de BMW Group. L'ancien modèle Mini était construit par MG Rover.)

éclipses, synonymes du passage d'une exoplanète devant le

disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.)

de son étoile) sur des milliers d'étoiles. "Depuis le sol, seuls les transits d'exoplanètes de la taille de Jupiter provoquant une baisse de

luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.)

de l'étoile de l'ordre de 1 % sont détectés, explique François Bouchy, professeur au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'UNIGE et membre du consortium NGTS. Or les télescopes de NGTS peuvent détecter des transits de seulement 0,1 %, une précision encore jamais atteinte par les relevés photométriques depuis le sol." Et c'est justement cette précision qui a permis aux astronomes de découvrir l'exoplanète NGTS-4b de seulement 3,2 rayons terrestres. La masse de cette exoplanète a été mesurée en utilisant le spectrographe haute précision HARPS, développé au Département d'astronomie de l'UNIGE il y a plus de 15 ans et toujours en opération à l'Observatoire de la Silla au Chili.

Le consortium NGTS poursuit aujourd'hui l'analyse des courbes de

lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...)

et le suivi spectroscopique des candidats planétaires désormais en synergie avec la mission spatiale TESS de la

NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...)

, afin que d'autres systèmes planétaires comparables à NGTS-4b soient découverts. Le désert des Neptunes est peut-être plus

vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un...)

qu'on ne le croit.

Source: Techno-Science.net

[reseau-actu]

Avez-vous déjà remarqué que lorsque vous discutez avec un ou plusieurs amis, vos cerveaux semblent se synchroniser ? C’est ce que des neurologues du monde entier tentent de comprendre en utilisant une technologie très complexe surplombée d’innombrables calculs très compliqués, nommée « l’hyperscanning ». Leur but est de comprendre ce qui se passe dans les cerveaux lorsque deux ou plusieurs personnes discutent entre elles, se racontent des histoires, se concentrent sur un sujet commun, ou toute autre activité nécessitant d’échanger.

Le domaine de la neuroscience sociale interactive n’en est qu’à ses débuts, mais ne désespère pas à l’idée de comprendre comment fonctionne cet organe si complexe qu’est notre cerveau. Par ce biais, les neuroscientifiques espèrent également comprendre le fondement neuronal d’un échange social, afin de modifier la base même de la communication, dans le but d’améliorer l’éducation et de comprendre les troubles psychiatriques liés à la déficience sociale. Thalia Wheatley du Dartmouth College a déclaré que « nous passons notre vie à nous parler et tisser des liens. Pourtant nous comprenons très mal comment les gens arrivent à se connecter entre eux. Nous ne savons rien sur la façon dont les esprits arrivent à se coupler ».

La première étude, dirigée par le physicien Read Montague de Virginia Tech et ses collègues, visant à surveiller simultanément deux cerveaux a eu lieu il y a 20 ans environ . Les deux sujets ont été placés dans deux machines à imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) distincte afin d’observer leur activité cérébrale. Le premier sujet (l’expéditeur) devait dire à l’autre sujet (le destinataire) s’il avait vu la couleur rouge ou la couleur verte, tandis que ce dernier devait essayer de deviner s’il mentait ou non. Les suppositions du deuxième sujet, qui étaient très souvent justes, ont permis à Montague de créer cette nouvelle technologie, qui pendant des années a donné la possibilité aux chercheurs du monde entier de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain : l’hyperscanning.

Le neuroscientifique David Poeppel de l’Université de New York affirme qu’il est très difficile de mener ce genre d’expérience. Cela requiert de l’immobilité et de la rigueur de la part des scientifiques en matière de contrôle expérimental. Il explique que sur deux cerveaux, l’expérience est d’autant plus complexe car il faut « synchroniser les machines, les données, et l’acquisition des données ».

Depuis sa création, l’hyperscanning a été utilisé pour toutes les recherches d’imagerie cérébrales incluant plus d’une personne. De nos jours, les neuroscientifiques se tournent plus vers l’électroencéphalographie (EEG), la magnétoencéphalographie (MEG), ou encore l’imagerie spectroscopique, proche infrarouge fonctionnelle (ISPIf). L’utilisation de ces technologies est très récente et a permis d’élargir l’éventail de recherches des neuroscientifiques, a rendu cette pratique beaucoup plus populaire.

Encore plus récemment, nous avons pu constater l’arrivée de l’intelligence artificielle dans ce domaine. Cette dernière, mise au point par le MIT, est capable d’enregistrer et d’analyser des scanners cérébraux avec une vitesse de traitement 1000 fois supérieure à celles disponibles actuellement. Bien qu’elle soit dans un premier temps destinée à la chirurgie, rien ne nous dit que d’ici quelques années elle soit développée dans le domaine de la neuroscience.

Les effets du contact visuel sur notre cerveau

Une question philosophique a été soulevée : que se passe-t-il lorsque les personnes sont seules, ne se regarde pas, ou ne sont présentes qu’en tant qu’observateur ? Autrement dit, que se passe-t-il lorsqu’il n’y a pas de contact visuel ? Est-ce que ce lien neuronal a quand même lieu lorsqu’on entend l’information sans regarder la personne ? Apparemment oui. Selon le psychiatre et neuroscientifique en sciences sociales, Leonhard Schilbach de l’Institut de psychiatrie Max Planck de Munich, « la cognition sociale est fondamentalement différente quand on est directement engagé dans une discussion avec une autre personne que lorsqu’on observe une autre personne ».

Schilbach a été l’un des principaux activistes de ce qu’il aimait appeler la neuroscience à la deuxième personne. Dans ses recherches, il a inclus des personnages virtuels qui semblaient répondre au regard du participant. Il explique que « le soi-disant réseau de mentalisation et le réseau d’action-observation semblent être beaucoup plus étroitement liés que nous ne le pensions. Ils s’influencent mutuellement, parfois de façon complémentaire, parfois inhibitrice ». Schilbach affirme également que lorsqu’une personne pense qu’on la regarde alors qu’on regarde derrière, cela va stimuler l’activité dans les circuits de récompense du cerveau et plus particulièrement dans le striatum ventral.

Comprendre les troubles psychiatriques liés à la déficience sociale par la neuroscience

Il est également intéressant de comprendre ce qui se passe dans un cerveau atteint de troubles psychiatriques liés à la déficience sociale, tel que l’autisme. C’est ce qu’a fait la psychologue Elizabeth Redcay de l’Université du Maryland, en étudiant les interactions sociales de l’autisme sur l’enfance moyenne. Alors qu’elle était boursière post-doctorale, Redcay travaillait avec Rebecca Saxe au Massachusetts Institute of Technology. Cette dernière a mis en place une expérience mettant en scène un sujet à l’intérieur d’un scanner et un chercheur (qui était annoncé comme étant un autre sujet) en interaction vidéo dans un autre scanner. Celles enregistrées par le chercheur ont servi de contrôle, tandis que les vraies enregistrées par l’enfant ont permis à Redcay de constater une plus grande activation dans les zones du cerveau impliquées dans la cognition sociale et la récompense.

Redcay a réussi à établir des différences dans la façon dont le cerveau en action va réagir. Pour les enfants, elle a remarqué que ce sont des régions qui impliquent de la réflexion qui sont touchées, elles sont engagées lorsqu’il y a une interaction avec un pair. La psychologue a également constaté un élément essentiel de l’interaction social : les régions cérébralisantes du cerveau, telle que la jonction des lobes pariétal et temporal, réagissaient différemment lorsqu’elles se sentaient concernées que lorsqu’elles observaient.

La puissance du regard

Le contact des yeux est l’endroit logique à regarder, il est le signal qu’une personne est bien attentive à la discussion. C’est une façon de partager l’intention et les émotions. Norihiro Sadato de l’Institut national des sciences psychologiques du Japon et ses collègues ont utilisé l’hyperscanning pour montrer, début 2019, que le contact visuel prépare le cerveau à faire preuve d’empathie en activant simultanément les mêmes zones du cerveau des interlocuteurs. Le cervelet aide à prédire la conséquence sensorielle des actions et du système miroir limbique, qui est un ensemble de zones du cerveau qui deviennent actives à la fois lorsque nous bougeons une partie du corps, y compris les yeux, que lorsque nous observons les mouvements de quelqu’un d’autre. Car oui, le non verbal est également un moyen de communication, qui en dit long sur ce que pense une personne.

Le neuroscientifique Uri Hasson de l’Université de Princeton a mené des expériences déterminantes sur le couplage cérébral, en utilisant la narration. Dans l’une de ses expériences, il a placé un sujet dans un scanner et lui a fait raconter une histoire. Ensuite, il a placé un autre sujet dans le même scanner et lui a demandé d’écouter un enregistrement de l’histoire racontée par la première personne. Hasson a comparé les activités de locuteur et de l’auditeur, et a trouvé la preuve que les deux cerveaux s’étaient couplés entre eux. Il explique que « le cerveau de locuteur devient semblable à celui de l’auditeur ». Il affirme que plus les cerveaux étaient alignés, plus la compréhension était grande. Il ajoute que « votre cerveau en tant qu’individu est vraiment déterminé par les cerveaux auxquels vous êtes connecté ».

Hasson s’est associé à Wheatley de Dartmouth pour aller plus en profondeur dans sa recherche. En plaçant chaque sujet dans un scanner, il leur a fait raconter l’histoire à tour de rôle. Un peu comme à l’école où le professeur demande à un élève de lire une première partie et qu’un autre continue ensuite. Par ce biais, il leur serait alors possible de capturer les états cérébraux lors de cette interaction, et de voir comment deux cerveaux se rapprochent et se séparent l’un de l’autre au cours d’une conversation.

Où que vous soyez, vos ondes cérébrales se synchronisent

Les études ont démontré que lorsque nous sommes en groupe, avec des personnes que nous connaissons ou pas, comme par exemple à des concerts ou au cinéma, nos ondes cérébrales se synchronisent. Cela insinue que l’intention du public est concentrée sur une seule et même émotion commune. Cela n’a rien d’étonnant, mais les scientifiques affirment avoir appliqué la même chose en classe dans une école du secondaire de New York. Ils ont constaté que les ondes cérébrales des élèves étaient plus synchrones les unes avec les autres lorsqu’ils étaient tous plus engagés pendant le cours. Cette synchronisation reflète également la sympathie qu’ont les élèves entre eux et envers l’enseignant. Pour les chercheurs, des relations plus étroites amènent vers la synchronisation. Cette dernière pourrait également permettre de mieux apprendre. D’ailleurs contrairement à ce que l’on pense, le cerveau d’un humain adulte produit toujours de nouveaux neurones. L’hippocampe est responsable de l’apprentissage, de la mémoire et de la régulation de nos humeurs, et joue donc un grand rôle dans notre développement.

Des découvertes majeures en termes de neurologie

La technologie a eu un réel impact sur les recherches, et ce, depuis des années. De nos jours, les chercheurs arrivent à déceler de nombreuses questions que l’on se pose depuis des décennies voire des siècles sur le fonctionnement du cerveau. L’intelligence artificielle fait également de plus en plus sa place dans ces domaines. Même si les machines en elles-mêmes sont très performantes, l’IA arrive à faire des choses bien plus incroyables, d’autant plus qu’elle n’en est qu’à ses débuts. Vous n’êtes pas sans savoir que l’intelligence artificielle est développée par l’Homme, mais il est tout de même assez surprenant de constater ses capacités, peu importe le secteur. À titre d’exemple, une intelligence artificielle a été mise au point par des chercheurs d’IBM pour détecter la maladie d’Alzheimer à partir de tests sanguins. Ces nouvelles technologies font partie intégrante de nos vies désormais, que ce soit dans le domaine de la recherche ou celui de la santé. Bien qu’elles soient souvent mal perçues, elles permettent tout de même de réaliser de grandes prouesses.

Source.

Camille Zaghet

Source: Siècle Digital

[unpeudephysique]

La raie à 21 cm de l’hydrogène

Si vous vous intéressez à l’astronomie, vous ne pouvez pas ne pas avoir entendu parler de la raie à 21 cm de l’hydrogène. Cette raie d’émission de l’atome d’hydrogène est un marqueur de l’existence de nuages d’hydrogène à l’état atomique dans l’espace interstellaire. A quoi correspond-elle ?

L’atome d’hydrogène est composé d’un proton et d’un électron. L’électron occupe le niveau d’énergie 1s. Dans ce niveau, deux configurations sont possibles suivant que le spin de l’électron et celui du proton sont parallèles ou antiparallèles. Or la configuration antiparallèle correspond à un niveau d’énergie un peu plus faible. La différence est minime, moins d’un millionième d’eV. C’est cependant suffisant pour que les électrons qui passent de la configuration parallèle à la configuration antiparallèle émettent un photon dont la fréquence est de 1420,4 MHz, soit 21 cm de longueur d’onde. Cette transition est appelée transition hyperfine de l’hydrogène. 

Elle est caractéristique de l’hydrogène à l’état atomique. Lorsque l’hydrogène est à l’état moléculaire H2, le principe d’exclusion de Pauli impose en effet que les deux électrons que se partagent les deux atomes de molécule aient un spin différent, ce qui rend impossible la transition.

Pour en savoir plus :

post sur les nuages électroniques

post sur les nombres quantiques et les termes spectroscopiques

post sur le spectre d’émission de l’hydrogène

index

[ca-se-passe-la-haut]

Les derniers mois d'une étoile en fin de vie retracés en observant sa supernova très tôt après l'explosion

Que se passe-t-il juste avant qu'une étoile massive explose en supernova ? Une réponse à cette question épineuse vient d'être apportée grâce au suivi spectroscopique  très rapide de la suite de l'explosion d'une supernova apparue en 2013, qui a permis de retracer ce qui s'est passé dans les mois précédents.

SN 2013fs a été détectée le 6 octobre 2013 à l'Observatoire du Mont Palomar dans la galaxie NGC 7610 distante de 160 millions d'années-lumière. Dans les minutes qui ont suivi, plusieurs télescopes ont été braqués vers la supernova pour suivre l'évolution de sa luminosité et analyser sa lumière, notamment le télescope de l'observatoire de Las Cumbres, qui a continué à suivre la supernova sur plusieurs semaines. Après plus de trois ans de travail sur les données enregistrées, les résultats sont publiés aujourd'hui dans Nature Physics. Ils permettent de comprendre ce qui s'est passé quelques mois avant l'instant fatidique de l'explosion : l'étoile a perdu énormément de matière de son enveloppe.

L'étoile à l'origine de SN2013fs était une supergéante rouge d'une masse comprise entre 8 et 10 masses solaires et âgée de seulement quelques millions d'années, selon l'équipe menée par Ofer Yaron (Weizmann Institute of Science, Israel). Il n'est pas étonnant que ce type d'étoile produise une supernova par effondrement de cœur (une supernova de type II), mais ce qui a grandement surpris les chercheurs, c'est de constater qu'elle était entourée d'une dense coquille de gaz qui a été éjectée durant les derniers mois avant l'explosion, ce qui est totalement nouveau pour ce type d'étoile. La détermination de la présence de cette coquille de gaz a été obtenue par l'équipe internationale en observant une émission de fluorescence caractéristique. Le rayonnement de la supernova, en atteignant cette zone, a ionisé le gaz, les électrons se sont ensuite recombinés avec les atomes ionisés en émettant des photons de longueur d'onde spécifique, traçant par la même occasion la nature de la matière formant cette coquille ; de l'oxygène, de l'hélium, de l'azote, les éléments forgés par la fusion nucléaire dans l'étoile et composant ses couches externes.

Comme cette émission de fluorescence s'est éteinte environ 20 heures après le T0 de l'explosion, elle donne aux astrophysiciens une idée de la taille de la coquille de matière : 5 fois la distance Soleil-Neptune.

A partir de là, et en considérant que l'étoile ait pu éjecter une partie de son enveloppe à la vitesse de 100 km/s, les chercheurs évaluent que cette éjection aurait duré pendant les 500 jours précédant l'explosion.

Après l'intense rayonnement ionisant de la supernova est arrivée son onde de choc sur la coquille de gaz, ce violent mouvement destructeur de matière des couches internes de l'étoile en expansion à une vitesse de l'ordre de 10% de la vitesse de la lumière. L'équipe de Ofer Yaron montre que l'onde de choc a totalement dispersé la coquille de gaz en 5 jours, après l'avoir échauffé jusqu'à 60000°.

Les chercheurs estiment que la masse de la matière éjectée avant l'explosion représentait un millième de masse solaire. ce qui peut paraître peu mais est déjà supérieur à la masse de Jupiter et en tous cas bien supérieur à ce que les spécialistes s'attendraient à voir sur une telle supergéante rouge. 

Ces précieuses données vont fournir aux astrophysiciens de nouvelles idées sur cette phase de l'évolution stellaire, l'ultime, qui reste encore mal définie. En effet, les observations détaillées des supernovas ne débutaient le plus souvent que trop tard, après que l'explosion ait détruit les traces de son environnement proche. Cette mesure spectroscopique est la première a avoir été menée aussi tôt après l'explosion.

Un suivi détaillé très rapide après l'explosion est la clé pour reconstruire le passé immédiat de l'étoile en fin de vie. Grâce aux programmes d'observation systématiques actuels et futurs à la recherche d'événements transitoires, de plus en plus de supernovas vont pouvoir être suivies très tôt après leur découverte. On pourra certainement savoir bientôt si SN 2013fs est une exception ou non. Le Graal des astrophysiciens serait à terme de pouvoir détecter des supernovas avant qu'elles n'explosent, mais on n'en est pas encore là.

Référence

Confined dense circumstellar material surrounding a regular type II supernova

O. Yaron, et al.

Nature Physics (13 février 2017) 

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