10/TRADUCTION ( ELLES SONT PERSONNELLES)
Astronomers gaze upon the oldest stars in the galaxy
Ancient metal-poor stars finally spotted in galactic centre
Les plus vieilles étoiles de notre galaxie, la Voie Lactée viennent d’être découvertes par une équipe internationale de chercheurs. Ces anciennes étoiles pourraient contenir des indices essentiels sur la façon dont les premières étoiles de l'univers primitif sont mortes, et leur découverte marque pour la première fois que des étoiles extrêmement pauvres en métaux ont été observées dans la région centrale de la galaxie. L'emplacement de ces étoiles suggère qu'elles furent formées lorsque la Voie Lactée a subi des changements chimiques rapides pendant les 1-2 premiers milliards d'années de l'univers.
Dark heart: the dusty heart of the Milky Way galaxy
Après le Big Bang, seuls les éléments tels que l'hydrogène, l'hélium et des traces de lithium existaient dans l'univers. Des éléments plus lourds tels que l'oxygène, l'azote, le carbone et le fer - appelés «métaux» par les astronomes - ont été forgés dans les centres de très haute pression des premières étoiles massives, lesquelles sont calculées pour avoir été formées à moins de 200 millions d'années après le Big Bang . Les métaux ont été dispersés à travers le cosmos lorsque ces premières étoiles, appelées étoiles, de «Population III" ont rapidement brûlé puis ont explosé dans les supernovae. Ces explosions ont ensemencé l'univers avec les métaux pour former les étoiles de «Population II", qui sont encore "pauvres en métaux" par rapport à "la population I" , c est à dire des étoiles comme le Soleil
Une véritable première étoile de population-III n'a pas encore été découverte, bien que la meilleure preuve de son existence a été trouvée plus tôt cette année dans une galaxie extrêmement lumineuse et lointaine dans l'univers primitif. Les astronomes pensent que les vieilles étoiles pauvres en métaux auraient été formées dans les régions centrales , c est à dire les régions "bossues" des galaxies, là où les effets de la gravité étaient les plus forts. C e renflement de la Voie Lactée a subi un enrichissement chimique rapide dans l'univers primitif, et cela aurait créé une multitude d'étoiles pauvres en métaux – et en effet, nous devrions les trouver là, même aujourd'hui. Cependant, les étoiles pauvres en métaux ont seulement été detectées dans les régions extérieures ou se tient le "halo" de la Voie Lactée et non en son centre.
Louise Howes de l'Australian National University à Canberra et une équipe internationale ont utilisé le télescope SkyMapper pour identifier près de 500 étoiles extrêmement pauvres en métaux dans le bulbe central de la Voie Lactée. L'équipe a également confirmé que la plupart de ces vieilles étoiles se trouvent en orbite serrée autour du centre galactique, plutôt que comme étoiles du halo et passant par le renflement. Les chercheurs ont également constaté que les compositions chimiques de ces étoiles sont, pour la plupart, similaires à celles des étoiles typiques du halo de la même teneur en métal (ou métallicité). Toutefois, certaines différences existent et inattendues quant à la quantité de carbone dans ces étoiles.
Les étoiles avec une faible teneur en métal sont légèrement plus bleues que les autres, de sorte que l'équipe pouvait passer au crible les millions d'étoiles du centre et rogner les observations jusqu’à 14.000 candidates prometteuses. De celles-ci, les chercheurs ont identifié 500 étoiles qui avaient moins de 100 fois la quantité de fer dans le Soleil, ce qui en fait le premier catalogue complet en étoiles pauvres en métaux dans le renflement. Parmi celles -ci, Howse et collègues se sont concentrés sur les 23 candidats qui ont été les plus pauvres en métaux, et à partir de ces données, ils ont recueilli neuf étoiles avec une teneur inférieure au 1000e du montant métal vu dans le Soleil Cela comprend en particulier une étoile avec une abondance de fer 10.000 fois inférieure à celle du Soleil - c 'est elle maintenant qui détient le record- pour l'étoile la plus pauvre en métaux dans le centre de la galaxie.
Pour vérifier que ces étoiles étaient vraiment vieilles - et non celles qui auraient été formées beaucoup plus tard dans d'autres parties de la galaxie qui ne sont pas aussi denses et sont maintenant simplement en train de passer par son centre - les chercheurs ont utilisé des mesures précises et des simulations informatiques pour tracer les mouvements des étoiles » dans le ciel. Cela leur a permis de prédire où les étoiles venaient et où ielles se déplaçaient . L'équipe a constaté que, bien que quelques étoiles étaient en effet juste de passage, sept d'entre elles avaient été formées dans le bulbe et y étaient restées depuis.
"Ces étoiles sont parmi les plus vieilles étoiles dans l'univers, et certainement les plus vieilles étoiles que nous ayons jamais vu», dit Howes. "Ces étoiles se sont formées avant la Voie Lactée et la galaxie s' est formée autour d'elles ." Alors qu'il est actuellement impossible de déterminer directement l'âge de ces anciennes étoiles, les chercheurs pensent que cela pourra se déduire à partir des données recueillies par la mission Kepler prolongée ou par ses successeurs.
La découverte de l'équipe conteste également les théories actuelles sur l'environnement du début de l'univers à partir de laquelle ces étoiles se sont formées. "Les étoiles ont des étonnamment faibles niveaux de carbone, de fer et des autres éléments lourds, ce qui suggère que les premières étoiles pourraient ne pas avoir explosé en supernovæ de façon normale», dit Howes. "Peut-être qu'elles ont fini leur vie comme hypernovae - ces explosions mal comprises d’ étoiles en rotation rapide, produisant 10 fois autant d'énergie que les supernovae normales." Si cela est vrai, alors les hypernovae seraient une des choses les plus énergétiques de l'univers, et très différentes des types d'explosions stellaires que nous voyons aujourd'hui.
La recherche est publiée dans la revue Nature.
Tushna Commissariat est journaliste pour physicsworld.com
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MON COMMENTAIRE /Je prie mes lecteurs de noter que cet article se range dans la lignée de ceux qui admettent le modèle BIG BANG puis son développement cosmologique standard ….. D’autres théories alternatives ont été proposées notamment celles de l’univers stationnaire et j’attends d’autres suggestions réfutant en particulier ces hypothèses de très faible métallicité ( JJM)
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11/TRADUCTION
Revealing the hidden connection between pi and Bohr's hydrogen model
8 comments
Pre-Newtonian derivation of pi found while calculating hydrogen atom's energy levels
Hidden trend: piecing together pi from Bohr's hydrogen model
La valeur de pi , connue depuis près de 400 ans, vient d’être « repérée » dans une formule de mécanique quantique pour les états d'énergie de l'atome d'hydrogène, selon des chercheurs américains. Dérivée par le mathématicien anglais John Wallis en 1655, la formule originale calcule pi comme le produit d'une série infinie de rapports – et elle a maintenant émergé à partir d'une solution du début 20ème siècle, le modèle de atome d 'hydrogène du physicien Neils Bohr, que la plupart des physiciens en herbe apprennent.
Le physicien Carl Hagen de l’ Université de Rochester a conçu des problèmes en devoirs pour son diplômé de sa classe de mécanique quantique lorsque un exercice particulier pour l'atome d'hydrogène l'a intrigué. Il a posé une question tordue sur le modèle de Bohr de l'hydrogène, lorsqu’il approxime l'atome comme le fait un électron orbitant en rond autour d'un noyau positif ponctuel. Le modèle de Bohr, n’étant pas une description exacte d'un atome, reste souvent assez proche de la réalité dans de nombreuses situations. Il est particulièrement intéressant lors de l'enseignement de la physique, car il est l'un des rares systèmes qui peuvent être résolus analytiquement par l'équation de Schrödinger - autrement dit, il peut être résolu exactement, plutôt que d’avoir à faire des approximations ou en utilisant un programme informatique.
Mais au lieu de résoudre le problème du modèle de Bohr-, Hagen a appliqué le "principe de variation" - une technique habituellement réservée aux approximations des systèmes de mécanique quantique qui ne peuvent pas être résolues de manière analytique avec l'équation de Schrödinger. La technique consiste à faire une proposition pertinente sur la fonction d'onde de l'hydrogène, puis de conjecturer son optimisation . Hagen a trouvé que lorsque le moment angulaire orbital de l'atome augmente, les énergies autorisées de l'atome augmentent et progressivement égalent l’ énergie d'hydrogène analytiquement trouvé. En effet, Hagen a remarqué que l'erreur de l'approche variationnelle était d'environ 15% pour l'état de base de l'hydrogène , 10% pour le premier état excité, puis allaient diminuant à mesure que les états excités grandissaient. Ceci était inhabituel, parce que l'approche variationnelle fonctionne normalement mieux pour l’approximation des niveaux d'énergie plus bas.
Hagen se tourna vers sa collègue, professeur de mathématiques Tamar Friedmann, laquelle a découvert qu'ils pouvaient tirer le produit infini de Wallis aussi à partir du rapport des énergies approximatives aux énergies exactes. Friedmann souligne combien il est inattendu qu'une formule mathématique vieille de plusieurs siècles, dérivée sous des motivations complètement différentes,ait été tapie dans un problème de base de mécanique quantique. La formule infinie de 1655 de la série originale de Wallis, publiée dans son livre Arithmetica infinitorum, est antérieure à l'invention du calcul ( différentiel) de Newton, et a surgi quand il essayait de relier la surface d'un carré au cercle inscrit en son sein.
"Wallis ne pouvait pas avoir connu que ceci apparaîtrait dans l'atome d'hydrogène, car personne ne savait quoi que ce soit à propos de l'atome d'hydrogène, alors," dit Friedmann. Elle ajoute que, bien que la formule aurait pu etre trouvée depuis que Bohr a développé son modèle en 1913, la paire a été les premiers à le repérer, probablement grâce à leur expérience interdisciplinaire. Leurs résultats suggèrent que ces valeurs mathématiques pourraient concerner d'autres systèmes apparemment bien étudiés.
∏ :Pi universelle?
«Je ne suis pas surpris que pi soit là. Pi est partout», explique Drew Milsom, un physicien de l'Université de l'Arizona. Bien que l'aspect le plus évident de pi réside dans le rapport de la circonférence d'un cercle à son diamètre, Milsom cite un autre exemple dans les études de probabilité - connu comme "le problème de l'aiguille de Buffon" - qui trouve que la probabilité d'un atterrissage d'allumettes tombant entre deux lignes est lié à pi. Qu'est-ce qui est le plus surprenant ?, Milsom dit, que Hagen et Friedmann ait décidé d'utiliser le principe de variation et effectivement reconnu la formule DE Wallis, qui reste obscure pour la plupart des physiciens ?
Il est finalement surprenant que la formule de pi ait émergé de la solution quantique parce que, comme Friedmann le souligne elle-même, " les formules mathématiques viennent en physique tout le temps". Elle ajoute que trouver le lien "est une manifestation de la connexion ultime entre mathématiques et physique", mais de savoir s’ il existe une profonde corrélation fondamentale entre les deux , cela reste inconnu.
"Une fois que vous le voyez, il est clair et beau et vous pouvez le comprendre, même si vous n'êtes pas en mesure de le découvrir», dit Friedmann, ajoutant que ceci pourrait maintenant encore être enseigné aux étudiants de premier cycle. "Les problèmes physiques inspirent des questions en mathématiques et vice-versa», dit Friedmann. «Les mathématiques sont le langage qui décrit la physique. L'apprentissage de l un contribue à enrichir l'autre."
La recherche est décrite dans le Journal de Physique Mathématique.
A propos de l'auteur
Sophia Chen est un écrivain de science basée à Tucson, Arizona
MON COMMENTAIRE/ Je vous recommande de traduire vous-même le forum où les « cadors » de PHYSICS WORLD s’expriment ….Nous avons eu cette discussion ,notamment avec JJM sur l’aptitude des mathématiques à donner des lois et modèles très pédagogiques mais parfois montrant leur insuffisance quand on approfondissait leur usage au réel ……Personnellement j’ai été amené a toujours rajouter des coefficients correctifs quand des milliers de tonnes de matières radioactives sont passées dans nos installations …LES MATHEMATIQUES S’APPLIQUENT PARFAITEMENT MAIS A UN UNIVERS PARFAIT !!!
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble