Si le noyau de fer est incapable de produire de l'énergie par réactions nucléaires, il doit en créer par contraction, en transformant son énergie gravitationnelle. C'est donc un nouvel effondrement de l'ensemble de l'étoile qui commence. Cependant, comme nous allons le voir plus loin, l'étoile va subir un ensemble de réactions qui vont transformer toute la matière de son noyau en neutrons. Ces particules donnent naissance à une nouvelle pression de dégénérescence qui stoppe finalement la contraction du noyau et rend celui-ci très rigide. Mais les autres couches de l'étoile sont toujours en train de s'effondrer. Elles atteignent la surface du noyau incompressible, s'y écrasent très violemment et rebondissent. Apparaît alors une formidable onde de choc qui va s'éloigner du noyau et tout balayer sur son passage. L'enveloppe de l'étoile est complètement soufflée. Sa matière est éjectée vers le milieu interstellaire à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Du fait de l'incroyable quantité d'énergie libérée, l'étoile se met à briller comme 200 millions de soleils, parfois autant qu'une galaxie tout entière. Une supernova vient de naître.




Une étoile qui se met à briller autant qu'une galaxie, cela ne passe évidemment pas inaperçu. Une supernova qui exploserait dans le voisinage du Soleil aurait une luminosité apparente si grande qu'elle serait visible en plein jour. C'est l'événement céleste le plus susceptible de marquer les esprits - après le passage d'une comète. Ainsi l'histoire de l'astronomie garde la trace d'une dizaine de supernovæ historiques enregistrées, la première mention remontant à l'an 185 de notre ère dans les annales chinoises. En particulier, les Chinois observèrent en 1054 une supernova dans la constellation du Taureau, qui resta visible en plein jour pendant trois semaines. A l'endroit précis qu'ils indiquent, se trouve aujourd'hui la nébuleuse du Crabe, un nuage de gaz et de poussières situé à 6000 années-lumière du Soleil et formé des restes de l'enveloppe déchirée par la supernova de 1054.




C'est dans les contrées asiatiques que l'on trouve les traces les plus anciennes. Les Européens, qui observèrent probablement ces mêmes phénomènes, préférèrent fermer les yeux sur des apparitions qui remettait en cause l'immuabilité des cieux prônée par Aristote. Les deux premières supernovae à être officiellement observées en Occident furent celles de Tycho en 1572 et de Kepler en 1604. Elles jouèrent un rôle important dans le développement de l'astronomie car elles apparurent à une époque où les esprits étaient plus ouverts. Elles montrèrent aux astronomes de l'époque que les cieux n'étaient pas immuables et que la distinction entre le monde sublunaire et les corps célestes n'était que pure fantaisie. Depuis cette époque, près d'un millier de supernovae ont été observées.


Deux types de supernovae :

Remarquons que toutes les supernovae ne s'expliquent pas par l'effondrement d'une étoile massive. Certaines se produisent pour des raisons un peu différentes, au sein d'étoiles binaires. C'est par exemple le cas dans un couple stellaire composé d'une naine blanche et d'une étoile géante. Quand les deux étoiles sont suffisamment proches, la géante perd ses couches externes, qui sont transférées vers la naine et créent un disque d'accrétion autour d'elle. Ce disque va peu à peu alimenter la naine en masse jusqu'à lui faire dépasser la limite de Chandrasekhar.

A un moment donné, la naine ne peut plus résister à la gravité et elle commence à s'effondrer. Ceci provoque l'ignition de l'étoile, puis, du fait de la nature particulière des naines blanches, conduit à l'explosion et la désintégration de l'astre. Le résultat est finalement une formidable explosion et une très forte augmentation de la luminosité. Observé de loin, le phénomène est très similaire à celui qui accompagne l'effondrement d'une étoile massive. Pour faire la distinction, on parle alors de supernova de type I, par opposition à celles de type II qui sont le fruit d'un effondrement classique.


C'était Jurô-SenSeï, à bientôt pour d'autre aventure au sein de super article !

Simulation de trajectoires classiques dans un gaz bidimensionnel d’électrons. Le transistor, le plus commun des dispositifs électroniques, contient des structures contraignant le mouvement des électrons, de sorte à qu’ils soient libres de se déplacer sur le plan x-y mais soient totalement confinés dans la direction z, formant un gaz bidimensionnel d’électrons (2DEG). Les détails du mouvement des électrons dans un flux 2DEG étaient inconnus jusque récemment, quand des nouvelles technologies de microscopie ont permis l’observation des chemins.


De manière inattendue, l’observation a montré une structure chaotique au lieu d’un écoulement régulier, avec une ramification des chemins classiques réminiscente de formes naturelles familières. La simulation a montré que ces motifs ne sont pas dûs à des chemins énergétiques préférés inscrits dans le fond, comme pour le chemin d’un fleuve sur une vallée, mais à l’effet chaotique cumulé du déplacement sur des irrégularités positives du paysage atomique.




Photographies au microscope optique de cristaux de neige. Leur symétrie caractéristique à 6 branches est liée à la structure moléculaire de l’eau, qui dans son état solide aux températures et pressions terrestres se stabilise dans un réseau hexagonal. Chaque cristal a environ 10¹⁸ molécules d’eau, et sa forme très spécifique est due à une dépendance complexe avec les variations de température et d’humidité, et à la diffusion non linéaire menant à des instabilités dendritiques. Chaque flocon de neige enregistre une histoire particulière d’interactions avec l’environnement, comme “un hyeroglyphe envoyé du ciel”.



Image en lumière infrarouge en exposition filtrée composite de la galaxie M104, prise par le télescope spatial Spitzer en juin 2004. La galaxie M104 (”galaxie du Sombrero”) est située dans l’amas de la Vierge à une distance d’environ 30 millions d’années-lumière. Son gigantesque anneau de poussière s’étend sur plus de 50 000 années-lumière. Il est considéré qu’un trou noir supermassif d’un milliard de masses solaires existe en son centre.



Carte tridimensionnelle de la distribution à grande échelle de la matière sombre dans l’univers observable, réalisée d’après les données du télescope spatial Hubble (NASA, 7 Jan 2007). La carte, déterminée par l’analyse des distorsions gravitationnelles de la lumière provenant des galaxies, révélé un réseau de filaments dont les intersections correspondent aux concentrations de matière “normale” des amas de galaxies. La concentration de matière sombre en blocs apparaît plus prononcée en allant de droite (régions éloignées dans l’espace et le temps) vers la gauche (régions plus proches et récentes).


La matière sombre est une forme théorique de matière actuellement observée par ses seuls effets gravitationnels, qui représente selon le modèle cosmologique standard plus de 20% de la densité d’énergie de l’univers. Elle fut postulée en premier lieu pour expliquer certains mouvements des galaxies et d’autres données cosmologiques, et confirmée par des observations de lentille gravitationnelle de l’amas de galaxies Bullet en août 2006.




Image du Soleil prise à travers la Terre, en “lumière de neutrinos”, au détecteur Super-Kamiokande (Japon). L’image a été réalisée avec une durée d’exposition de 503 jours, en enregistrant les neutrinos provenant du cœur du Soleil et détectés à l’intérieur d’une vasque de 45 millions de litres d’eau située à 1 km sous terre. Pendant les nuits, les neutrinos ont traversé en transparence la terre entière avant d’être enregistrés dans cette image.


Le neutrino est une particule élémentaire de matière ayant une masse presque nulle et interagissant uniquement par la force nucléaire faible et la gravité, ce qui induit son déplacement sans difficulté à travers les solides ordinaires à presque la vitesse de la lumière. Lors d’une rare interaction entre un neutrino et un électron dans l’eau du détecteur, ce dernier est accéléré à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans l’eau, ce qui produit une impulsion de lumière -dit rayonnement de Tcherenkov- analogue à un boom supersonique. Ces impulsions sont détectées par des milliers d’amplificateurs de lumière disposés partout sur la surface de la vasque.



Les deux galaxies à spirale des Antennes ont commencé à se heurter il y a quelques centaines de millions d’années (un court intervalle de temps comparé à la durée de vie des galaxies). Pendant la collision, les étoiles passent les unes à côté des autres mais en raison de la gravité, des gigantesques forces de marée éjectent des jets d’étoiles sur les côtés, produisant la forme caractéristique à deux “antennes” du système. Les nuages de gaz à l’intérieur de chaque galaxie sont également comprimées, donnant naissance à des milliers de nouveaux amas stellaires. Les noyaux des deux galaxies fusionneront finalement en une seule galaxie. Un événement semblable arrivera à notre galaxie, la Voie Lactée, quand elle se heurtera à Andromeda dans plusieurs milliards d’années.



Vue depuis le cratère martien Victoria prise par le robot d’exploration Opportunity (2006). Le sable est riche en oxydes rougeâtres de fer, qui sont également suspendus comme poussière dans l’atmosphère de CO2, menant à la dispersion d’une lumière rouge-rose. Les nuages de glace d’eau se déplacent à ~10 mètres par seconde et devraient produire des chutes de neige dans certaines zones.



Découverte de la particule W au collisionneur proton-antiproton du CERN (1982)1. La collision proton-antiproton crée une particule W qui se désintègre en un électron à haute énergie (indiqué par la flèche en bas à droite) émis à un angle important par rapport au faisceau, et un neutrino invisible, dont la présence est déduite par l’énergie manquante de l’électron.



Observation du fond diffus cosmologique par le satellite COBE (1990-1993).1 Le fond diffus cosmologique est une lumière de fond dans le spectre des micro-ondes (qui précède l’infrarouge), présente dans tout le ciel, qui fut émise il y a environ 14 milliards d’années lorsque l’univers devint transparent peu après le big-bang. Les irrégularités témoignent de la formation des structures dans l’univers embryonnaire.



Neurone de la région hyppocampale du cerveau. Le noyau, l’axone et les dendrites sont révélés visuellement par l’utilisation du gène GFP, qui exprime une protéine fluorescente dans la cellule.



C'était Jurô-SenSeï, à bientôt pour d'autre aventure au sein de super article !

Jurô en entrant dans la salle de cours vois son élève Azuko Ranji endormit, il y a également Hana et Zeto :

" Debout Baka ! C'est l'heure du cours. On va parler foudre aujourd'hui ! "




Là où il y a un orage, il y a systématiquement de la foudre, et, en général, une pluie abondante, des vents en rafales ainsi que, quelquefois, de la grêle et des tornades. Un orage autonome est appelé cellule orageuse, et dure jusqu'à une heure. Une grappe de cellules s'appelle supercellule. Comme les cellules individuelles meurent et que de nouvelles se forment, une supercellule peut durer des heures et générer un certain nombre de tornades.

La recette de l'orage implique quatre ingrédients, tous indispensables et liés les uns aux autres :

Ascendance : Pour que des nuages se forment, l'air doit s'élever, se refroidir et se condenser. L'ascendance est le mécanisme qui fait monter l'air, et il existe plusieurs façons de l'obtenir. Lorsque le soleil chauffe le sol qui à son tour réchauffe l'air au-dessus de lui, l'air monte et de l'air plus frais prend sa place. Lorsque de l'air chaud souffle dans une masse d'air froid, l'air chaud, plus léger, s'élève au-dessus de l'air froid. Un front froid qui avance fait l'inverse : il se glisse sous la masse d'air chaud et la force à s'élever.




Au fur et à mesure que l'air chaud monte, il se refroidit, puis redescend. Ce processus se nomme convection. Les courants de convection dispersent l'énergie thermique (la chaleur), dans ce cas, l'air chaud. Le terme technique pour désigner un orage complexe est système convectif de méso-échelle.

Humidité : L'humidité est l'ingrédient principal de tous les systèmes météorologiques. L'ascension de l'air ne génère pas de nuages si cet air est sec. Les cumulonimbus (généralement appelés nuages de pluie, nuages de tempête ou nuages d'orage) sont chargés d'humidité sous forme de vapeur d'eau. Ils se forment lorsque l'air chaud s'élève, puis se refroidit une fois son point de rosée atteint. Le point de rosée est la température à laquelle un nuage est saturé (incapable d'absorber plus d'humidité) et la vapeur d'eau commence à se condenser et à tomber en pluie. Les orages sont plus fréquents par temps chaud, parce que le point de rosée est élevé. Les nuages peuvent cumuler davantage d'humidité avant d'atteindre le point de saturation et de relâcher des trombes d'eau.

Air instable : L'humidité et l'air ascendant ne forment pas toujours des orages. L'air doit être instable. Dans une atmosphère stable, la température de l'air qui s'élève devient inférieure à l'air ambiant, et cet air redescend alors, évitant ainsi l'orage. Les masses d'air instables s'élèvent et refroidissent, mais restent plus chaudes que l'air ambiant, et continuent donc de monter. Le mécanisme sous-jacent est que la chaleur est relâchée par condensation dans un nuage. Comme cette masse d'air montante reste plus chaude que l'air ambiant, elle continue de s'élever. L'air qui se déplace vers le haut forme un courant ascendant, tandis que l'air qui redescend forme un courant descendant.

Pas de capuchon à environ 3 000 m (10 000 pieds) : Un capuchon est le haut d'un nuage de convection, à l'endroit où l'air se stabilise. En l'absence de capuchon à environ 3 000 mètres, l'air instable continue de monter, et permet aux orages de se développer. Dans le scénario impliquant un front d'air chaud qui avance, les orages se forment dans la masse d'air froid, humide et instable qui se trouve en dessous. Si c'est un front froid qui avance, les orages se forment le long de la ligne de front et juste devant lui.

Ces quatre ingrédients se mélangent pour donner naissance à un orage. Un courant ascendant favorise le développement de nuages hauts. Lorsque la pluie commence à tomber, le courant descendant se développe et provoque des rafales de vent près du sol. Le courant ascendant finit par se disperser, et l'orage meurt. C'est la force du courant ascendant ou du courant descendant qui détermine la puissance de l'orage.







Voyons maintenant ce qui provoque les éclairs.


Qu'est-ce qui provoque la foudre ? Pourquoi les particules chargées sont-elles en déséquilibre, puis de nouveau en équilibre ? Les scientifiques ne connaissent par tous les détails. Ils ont développé plusieurs théories qui attendent d'être acceptées. Les théories sur la foudre se fondent en général sur les précipitations (gouttes de pluie, grêle, grésil) ou la convection (dispersion d'énergie thermique) pour expliquer le déséquilibre des charges électriques.




L'une des théories impliquant les précipitations décrit des particules de glace qui se développent, s'écrasent et se décomposent. Les particules plus petites perdent leurs électrons et se chargent positivement, tandis que les particules plus grosses sont chargées négativement. Les courants ascendants (vents qui montent) et la gravité séparent les particules, ce qui fait que les petites particules chargées positivement s'élèvent, tandis que les autres descendent. Leur séparation crée un déséquilibre au niveau du champ électrique.

Une autre théorie des particules s'articule autour de la pluie et de la grêle à moitié fondue. La grêle plus lourde peut vaincre plus facilement la résistance de l'air, et tombe donc plus vite que la pluie. Au niveau du contact entre les deux types de matière (liquide et solide), qui tombent à des vitesses différentes, les charges se séparent.

La théorie de la convection repose sur les millions de gouttes d'eau qui s'évaporent en gaz. Le gaz monte, se refroidit et se condense de nouveau sous forme liquide. Selon cette théorie, la glace qui tombe chasse les électrons des gaz qui s'élèvent et se condensent, qui se chargent positivement. Dans l'intervalle, la glace qui tombe est chargée négativement.

Quel que soit le mécanisme, le champ électrique d'un orage se développe parmi les nuages et entre les nuages et le sol. Le haut des nuages se charge positivement ; le bas, lui, est chargé négativement. Un jour sans orage, le sol est chargé négativement, mais les nuages d'orage de passage libèrent des électrons et créent une charge positive.

Les zones avec des charges antagonistes ont un formidable potentiel d'attraction, en d'autres termes, sont à très haute tension. Plus elles sont éloignées l'une de l'autre, plus la tension est élevée. L'attraction, lorsqu'elle se produit, crée un éclair en un cinquantième de seconde. Pourtant, pendant cette fraction de seconde, beaucoup de choses se passent.




En règle générale, l'air est un isolant (en d'autres termes, il ne conduit pas bien l'électricité). Il empêche les particules ionisées de voyager (un ion ou une particule ionisée est un atome qui a perdu ou gagné des électrons, et qui, par conséquent, est chargé électriquement). Il faut une quantité importante de tension électrique pour surpasser cette résistance et transformer l'air en conducteur d'électricité.





Lorsque ce niveau de tension extraordinaire est atteint, les ions chargés négativement créent un chemin invisible vers une zone du champ électrique chargée positivement (la base d'un nuage vers le sol, par exemple). Ils avancent à environ 725 000 km/h, mais leur parcours n'est pas continu. Au lieu de cela, les particules chargées se déplacent par segments de 50 à 130 m. Ce chemin saccadé est appelé traceur par bonds. À chaque nouveau bond, ce traceur peut se diriger dans différentes directions (la direction qui offre le chemin le plus facile), créant un zig-zag, une fourche ou des ramifications.




Lorsqu'un traceur par bonds descend à une altitude de 50 à 70 mètres, des ions positifs du sol affluent vers le haut le long de son chemin chargé négativement. Ce flux de particules lumineuses vers le haut s'appelle une décharge en retour. Elle mesure de 2,5 cm à 5 cm de diamètre et voyage à une vitesse proche de celle de la lumière.

La fusion des traceurs par bonds et des décharges en retour (le rééquilibrage des particules chargées) déclenche la foudre. Un éclair moyen se compose de trois à cinq décharges qui se succèdent très rapidement, et un observateur le perçoit comme un scintillement. Chaque éclair, puis scintillement, est instantanément suivi d'un boum.






C'était Jurô-SenSeï, à bientôt pour d'autre aventure au sein de super article !

La prochaine fois on parlera d'illusion !