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Les 10 plus grandes histoires de physique de 2020

Admettons-le: ce fut une année assez difficile pour notre col du système solaire. Mais ce fut une excellente année pour les scientifiques qui étudient des régions plus éloignées de l’univers. D’une explosion colossale aux rots mystérieux déchiffrés, voici quelques-unes des principales histoires de physique en 2020.

10. Boum!

(Crédit d’image: X-ray: Chandra: NASA / CXC / NRL / S. Giacintucci, et al., XMM-Newton: ESA / XMM-Newton; Radio: NCRA / TIFR / GMRT; Infrarouge: 2MASS / UMass / IPAC- Caltech / NASA / NSF)

Ce qui aurait pu être l’explosion la plus puissante connue de l’univers a été détecté en 2016 – mais cela s’est vraiment produit il y a plus de 390 millions d’années. Alors que les premières créatures à quatre pattes rampaient sur la terre ferme, un trou noir supermassif dans l’amas d’Ophiuchus a lancé un jet qui a fait sauter une cavité gargantuesque dans le gaz environnant. En 2020, les astronomes ont revisité les anciennes données et réalisé à quel point cette explosion était puissante: cinq fois 10 ^ 54 joules d’énergie. Pour la perspective, c’est assez d’énergie pour déchirer littéralement les 300 milliards d’étoiles de la Voie lactée et une centaine de galaxies supplémentaires.

9. Je peux voir mon système solaire d’ici

Cette image montre les trajectoires de 40 000 étoiles situées à moins de 326 années-lumière de notre système solaire au cours des 400 000 prochaines années, d'après des mesures et des projections du vaisseau spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne.

(Crédit d’image: ESA / Gaia / DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO. Remerciements: A. Brown, S. Jordan, T. Roegiers, X. Luri, E. Masana, T. Prusti et A. Moitinho.)

Si vous voulez naviguer parmi les étoiles, vous aurez besoin d’une carte. Et c’est exactement ce que l’observatoire spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne créé, en utilisant des données sur plus de 1,8 milliard d’objets cosmiques. Le transport comprend des étoiles proches et lointaines, des astéroïdes, des comètes et plus encore. Vous voulez connaître la position, la vitesse, le spectre et plus pour 0,5% de la population de notre galaxie? Tu es chanceux. Plus de 1 600 articles ont déjà été publiés avec des données de Gaia, et les astronomes ne manqueront pas d’exploiter la base de données pour les années à venir. Et voici la meilleure partie: il y a encore plus de données à venir.

8. Perte d’une légende

Le physicien Freeman J.Dyson au Church Center for the United Nations à New York le 22 mars 2000.

(Crédit d’image: Jon Naso / NY Daily News Archive via )

En 2020, le monde a perdu l’un de ses plus grands et célèbres gens supersmart, Freeman Dyson. Homme à l’imagination sans bornes, il est peut-être mieux connu dans les cercles de la science populaire pour sa conception de la sphère Dyson. (Il ne l’a pas nommé d’après lui-même; cela est venu plus tard.) Une sphère de Dyson est une mégastructure hypothétique qui renferme complètement une étoile pour récolter 100% de son énergie solaire – exactement l’énergie dont une civilisation hyper-avancée pourrait avoir besoin pour faire hyper- choses avancées. Jusqu’à présent, les astronomes n’ont détecté aucune sphère Dyson dans notre galaxie ni dans aucune autre, mais le rêve de Freeman perdure.

7. Nous avons trouvé la vie sur Vénus, puis nous ne l’avons pas fait

simulation de la surface de Vénus, avec l'affichage de l'hémisphère nord

(Crédit d’image: NASA / JPL)

C’était trop beau pour être vrai: des affirmations de preuves solides de la vie dans les sommets des nuages ​​de Vénus, un enfer d’un monde autrement. Le raisonnement était basé sur la phosphine, un produit chimique particulier (et puant) émis sur Terre par des bactéries anaérobies. Pour obtenir autant de phosphine dans l’atmosphère qu’on le prétendait, les scientifiques ont proposé que Vénus aurait besoin d’une grande population de microbes en suspension dans l’air. Hélas, une analyse plus poussée a réduit la quantité observée de substance puante (à des niveaux à peine considérés comme remarquables, sans parler d’un signe pour la vie), et dans certaines analyses, l’a complètement supprimé comme un autre signal bruyant. Ne vous inquiétez pas, vie extraterrestre: si vous êtes là-bas, nous continuerons à chercher.

6. Le nouveau jouet le plus populaire de 2020: les FRB

Une illustration d'un magnétar - le cadavre hautement magnétisé d'une étoile effondrée - débordant d'énergie.  Les scientifiques pensent qu'ils pourraient être responsables des sursauts radio rapides (FRB)

(Crédit d’image: Équipe de conception graphique de l’Université McGill)

Tout le monde aime une bonne rafale radio rapide (FRB), non? La source de ces signaux énigmatiques et énergétiques est un casse-tête ennuyeux pour les astronomes depuis plus d’une décennie. Les FRB sont des signaux radio rapides, à haute puissance et à sauts de fréquence provenant de partout dans le ciel, ce qui rend difficile de déterminer leur origine. Mais finalement, en 2020, les astronomes ont eu de la chance: Ils ont trouvé une source de FRB dans notre propre arrière-cour cosmique. Des observations de suivi ont révélé le coupable: une étoile exotique connue sous le nom de magnétar (un noyau stellaire mort super-magnétisé). Apparemment, les magnétars génèrent parfois une énorme quantité d’énergie refoulée, ce qui apparaît aux observateurs terrestres comme une explosion rapide d’émission radio.

5. Mars humide après tout

Représentation d'artiste de Mars recouverte d'eau, comme cela pouvait être il y a environ 4 milliards d'années.

(Crédit d’image: NASA / GSFC)

Mars a de l’eau liquide. Non, c’est sec. Non attends; il y a parfois de l’eau. Non, non, peu importe. La planète rouge tease les astronomes depuis des décennies sur la question vitale de savoir si elle abrite de l’eau liquide. Les astronomes se soucient parce que là où il y a de l’eau, il y a un foyer potentiel pour la vie. Plus tôt cette année, les astronomes ont affirmé qu’il n’y en avait pas qu’un, mais quatre lacs d’eau liquide sur Mars. Le piège? Ils sont incroyablement salés – plus comme une boue saumâtre que quelque chose dans lequel plonger – et enfouis sous un mile de dioxyde de carbone gelé à la calotte polaire sud. Cependant, tout le monde n’est pas convaincu, alors n’emballez pas encore votre maillot de bain martien.

4. Le ramener à la maison

Deux images prises par le vaisseau spatial OSIRIS-REx de la NASA montrent que le bras d'échantillonnage touche la surface de l'astéroïde Bennu.

(Crédit d’image: NASA / Goddard / University of Arizona)

2020 a sûrement été l’année du système solaire. Trois vaisseaux spatiaux indépendants ont acquis avec succès des échantillons et les ont renvoyés sur Terre. La NASA a lancé son OSIRIS-REx mission à l’astéroïde Bennu, qui a recueilli tellement de matériaux que son conteneur d’échantillons a fui. La mission japonaise Hayabusa2 s’est penchée sur le astéroïde Ryugu et a fait atterrir le matériel en toute sécurité sur Terre. Et l’atterrisseur chinois Chang’e 5 est parti en mission pour la lune, réussissant à renvoyer un échantillon sur Terre avant que l’atterrisseur ne tombe en panne.

3. C’est un gros trou noir!

Une image montre les ondes gravitationnelles produites lors de la plus grande collision de trous noirs jamais détectée.

(Crédit d’image: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno et la collaboration SXS)

Les astronomes ont utilisé des ondes gravitationnelles (ondulations dans le tissu de l’espace-temps) pour observer tant de collisions de trous noirs que, à présent, cela n’a guère d’intérêt. Mais en 2020, les astronomes a annoncé la découverte de la plus grosse collision à ce jour: une fusion titanesque d’un trou noir de 85 masses solaires et d’un trou noir de 66 masses solaires. Après la fusion, le trou noir résultant a fait pencher la balance à 142 fois la masse du soleil. (Environ neuf soleils de masse ont été convertis en énergie pure.) Dans d’autres nouvelles du trou noir, la boîte ultime de Pandore de l’univers a fait l’objet de Prix ​​Nobel de physique de cette année.

2. Est-ce qu’il chauffe dans ce supraconducteur?

Actuellement, un froid extrême est nécessaire pour atteindre la supraconductivité, comme le montre cette photo d'un aimant flottant au-dessus d'un supraconducteur refroidi à l'azote liquide.

(Crédit d’image: Université de Rochester / J. Adam Fenster)

Les supraconducteurs sont super nets. En raison de l’étrangeté de la mécanique quantique, dans des conditions très spéciales, les électrons peuvent s’associer, les paires voyageant ensemble sans perdre d’énergie. Cela signifie une technologie révolutionnaire où l’électricité peut circuler pour toujours sans résistance. Malheureusement, pour faire fonctionner les supraconducteurs, les physiciens ont dû tout rendre super-froid. Mais en 2020, des chercheurs ont annoncé la découverte d’un supraconducteur à une température proche de la température ambiante, à seulement 59 degrés Fahrenheit (15 degrés Celsius). Le piège? Vous devez recréer les pressions trouvées au centre de la Terre.

1. Prends ça, COVID-19

C'est la carte à l'échelle atomique 3D ou la structure moléculaire de la protéine SARS-2-CoV

(Crédit d’image: Jason McLellan / Univ.du Texas à Austin)

Le nouveau coronavirus SARS-CoV-2 a dévasté l’humanité, atteignant des niveaux pandémiques en seulement quelques mois et lavant à travers le monde. Mais nous ripostons avec l’une de nos armes les plus puissantes: les vaccins. Les vaccins actuels ciblent une partie très spécifique du virus, une protéine «spike» qu’il utilise pour envahir nos cellules. L’une des premières étapes de la guerre contre le COVID a été d’identifier et de cartographier cette protéine, que les chercheurs accompli plus tôt cette année, en utilisant une technique basée sur la physique appelée microscopie électronique cryogénique. En utilisant cette carte, les fabricants de médicaments pourraient cibler cette caractéristique du virus pour les vaccins à imiter, donnant à notre système immunitaire une chance de se battre.

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