vendredi 8 avril 2016

L'Univers comme un laboratoire de physique

En observant la lumière émise au cours des dernières 13,7 milliards d'années, les astronomes et les astrophysiciens peuvent étudier nos origines cosmiques. Incroyablement, 96% de l'Univers est inobservable: fait des entités sombres mystérieuses qui apparemment défient à la fois l'observation et la physique fondamentale. Une phalange de puissants nouveaux télescopes, combinée à notre capacité à détecter le rayonnement gravitationnel, est réglé pour faire la prochaine décennie importante dans l'histoire de l'astronomie.
Il est à 400 ans depuis que les humains ont commencé à explorer l'Univers en utilisant plus de l'œil nu. Ce qui a commencé avec le grossissement modeste de la lumière visible par les télescopes de Galilée, qui a contribué à évincer la vue géocentrique, a transformé en un vista couvrant 18 ordres de grandeur du spectre électromagnétique: allant de l'13,7 milliards ans rayonnement micro-ondes produites lorsque les premiers atomes formés, les rayons y ondes courtes émises par des événements extrêmes dans les centres des galaxies lointaines.
Ce progrès technologique sans relâche a donné aux astronomes une richesse de connaissances sur le Soleil, les planètes et leurs lunes, comètes et astéroïdes, planètes extrasolaires, les étoiles, les galaxies et les trous noirs. Il a également permis à l'enquête de certains des plus anciens et les questions les plus profondes de la civilisation, comme la façon dont l'Univers a commencé et comment il pourrait finir. Pourtant, plus nous attendons, plus les énigmes que nous trouvons.
Dark Origins
Peut-être la réalisation la plus étonnante de ces deux dernières décennies est que 96% de l'Univers est composé de matière noire, qui n'émettent ou absorbent le rayonnement électromagnétique, et l'énergie noire qui provoque l'expansion de l'Univers pour accélérer. Aucune de ces entités invisibles correspond la compréhension actuelle de la physique fondamentale; Cependant, les grands programmes d’observation et expérimentaux tels que le satellite Fermi, le earthbound Square Kilometre Array (SKA) et EUCLID aideront à clarifier leur nature en révélant leur effet sur la matière ordinaire.
Les 4% de l'Univers qui est observable par l’intermédiaire d'un rayonnement électromagnétique offre aussi beaucoup de mystère. La plupart des éléments chimiques qui composent les planètes et la vie sur Terre ont été forgés dans les conditions extrêmes au sein des étoiles, avant d'être jeté dans l'espace interstellaire lors des explosions de supernovae; Cependant, comment ces étoiles naissent et meurent, et comment les galaxies évoluent, sont mal compris. En combinant des simulations numériques à grande échelle avec des observations infrarouges d'objets anciens - tels que ceux fabriqués par l'Observatoire récemment lancé spatial Herschel et l'Institut de Radio Astronomie dans la gamme millimétrique (IRAM) 30 m télescope et interféromètre - les scientifiques espèrent comprendre l'évolution stellaire à différentes époques cosmiques, ainsi que de l’endroit où et ce que la Terre a évolué.
Observations de notre plus proche étoile, le Soleil, au cours de la dernière décennie ont révélé qu'il est étonnamment dynamique, avec des ramifications pour notre climat mondial. Des missions telles que le Solar Dynamic Observatory et Solar Orbiter utiliseront helioseismology pour sonder les processus dans le Sun de l'intérieur et l'activité correspondante dans l'atmosphère solaire qui affectent notre environnement. Les astronomes ont récemment identifié plus de 400 planètes en orbite autour d'autres étoiles, avec la possibilité préposée de la vie extraterrestre. Utilisation de la prochaine génération d'instruments infrarouges à l'European Extremely Large Telescope, les installations de radio telles que l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) et le SKA, et la spectroscopie à bord du télescope spatial James Webb (JWST), nous nous attendons à détecter les jeunes exo - planètes dans leur stade de formation et de lumière ainsi répandu sur la façon dont notre système planétaire est entré en étant .
Les missions spatiales dans le système solaire allusion au fait que l'eau liquide, et peut-être la vie microbiologique, auraient pu exister sur d'autres planètes plus proches de chez eux. De nouvelles informations sur les origines de la vie sur Terre est prévu des missions Rosetta et Dawn, qui analysera la matière primordiale dans les comètes et les astéroïdes. En outre ces questions seront abordées par le Exobiologie sur Mars (ExoMars) mission (lancement prévu en 2018), la mission BepiColombo (en raison d'arriver à Mercury en 2019) et, plus tard, par les instruments à bord de Marco Polo et le système de Jupiter Europa Mission (EJSM).
Nouvelle fenetre
Observations à travers le spectre électromagnétique ont révélé la nature dynamique du ciel, et sa variété d'événements et d' objets extrêmes .Par exemple, en étudiant les orbites des étoiles depuis de nombreuses années , nous avons constaté que les trous noirs super massifs se trouvent au centre de la plupart des galaxies - y compris la nôtre - où ils influencent l'évolution de leur hôte . Les trous noirs et autres objets extrêmes, tels que les supernovae, conduire le cycle de la matière cosmique en accélérant des particules aux énergies que les efforts nains artificiels, y compris le Grand collisionneur de hadrons, et ceux-ci aussi sont tracées par le rayonnement électromagnétique qu'ils émettent.
Les astronomes sont sur le point d'ouvrir une nouvelle fenêtre sur l'Univers à travers lequel d'observer les systèmes qui n'émettent un rayonnement électromagnétique. On espère que trois grands interféromètres - GEO-600 en Allemagne, l'Observatoire Gravitational-Wave Laser Interferometer (LIGO) aux États-Unis et la Vierge en Italie - découvriront les ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l'espace-temps produites lors d'événements extrêmes tels comme la fusion de deux petites étoiles denses . Amélioration de ceux-ci, en combinaison avec le télescope Einstein prévu, le Laser Interferometer Espace Antenna (LISA) et observations radio des pulsars, feront en sorte que les parties clés du spectre des ondes gravitationnelles sont couvertes - peut-être ramasser le bruit gravitationnel du Big Bang, des centaines de milliers d'années avant les atomes formés et un rayonnement électromagnétique pouvaient voyager dans l'espace.
Les astronomes sont sur le point d'ouvrir une nouvelle fenêtre sur l'Univers à travers lequel d'observer les systèmes qui n'émettent un rayonnement électromagnétique.
Astronishing Progress
La recherche d'ondes gravitationnelles est juste un exemple de l'énorme collaboration internationale nécessaire pour faire face aux problèmes les plus difficiles dans l'astronomie moderne et de l'astrophysique: d'autres incluent Array fréquence basse fréquence des Pays-Bas, qui se penchera à quand les premières étoiles se sont formées; la mission Planck, qui mesure le fond cosmique micro-ondes (la plus ancienne de rayonnement électromagnétique); et le Very Large Telescope au Chili, qui détecte le rayonnement infrarouge pour révéler le cœur des galaxies lointaines. Dans la région optique et infrarouge du spectre, le Large Binocular Telescope en Arizona, États-Unis apportera l'évolution cosmique en vue et, en ramassant des rayons X plus élevés fréquence et les rayons gamma, des installations telles que X-ray de l'Agence spatiale européenne multi-Mirror Mission (XMM) -Newton, le High Energy Stereoscopic System (HESS), le télescope Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC), Fermi et eROSITA va chasser pour les processus les plus énergétiques de l'univers, ce qui pourrait amener la matière noire en vue.
Tout aussi essentiel est le développement continu de, et l'accès à la puissance de calcul, ce qui nous permet de traiter, le modèle et comprendre les données de nouvelles expériences. Bientôt tout le ciel sera suivi avec une régularité et une résolution sans précédent. Certes, les questions de demain seront encore plus excitantes et fascinant que ceux d'aujourd'hui.
L'origine, le contenu et la structure du cosmos, ainsi que son évolution, sont des sujets de recherche clés à un certain nombre d'instituts astronomiques dans la Société Max Planck. A l'Institut Max Planck d'astrophysique, les scientifiques ont simulé l'Univers et suivi son évolution dans une vidéo time-lapse, comparant les résultats avec les observations réelles. Un résultat important a révélé comment la mystérieuse matière noire est distribuée, et comment il touffes dans le voisinage des galaxies et des galaxies grappes