Les scientifiques utilisent 196 lasers pour confirmer la théorie sur les amas de galaxies

Les Scientifiques Utilisent 196 Lasers Pour Confirmer La Théorie Sur

Des scientifiques de grandes universités américaines se sont associés pour percer un mystère autour des amas de galaxies à l’aide de 196 lasers.

Premièrement, les amas de galaxies sont des ensembles de dizaines de milliers de galaxies rassemblées par gravité, qui forment ensemble les plus gros objets de l’univers.

« Les amas de galaxies sont l’une des choses les plus impressionnantes de l’univers », a déclaré le professeur. Don Lamb, astrophysicien à l’Université de Chicago, fait partie d’une expérience rapportée dans un article qui pourrait offrir la solution à un grand mystère scientifique.

Les scientifiques savent depuis de nombreuses années que l’hydrogène gazeux dans les amas de galaxies est extrêmement chaud, avec des températures d’environ 10 millions de degrés Kelvin, à peu près la même température que le centre du soleil. La température est si élevée que les atomes d’hydrogène ne peuvent pas exister. Dans ces conditions, le gaz est un plasma constitué de protons et d’électrons.

Bien que cela soit de notoriété publique dans la communauté scientifique, il reste un grand mystère : il n’y a aucune explication quant à la raison pour laquelle l’hydrogène gazeux reste si chaud. Après tout, selon les lois de la physique, la tendance serait au refroidissement avec l’âge de l’univers, mais cela ne s’est pas produit.

Mais il y avait un grand défi pour ceux qui essayaient de comprendre la raison de cela. Et cette raison est la difficulté de recréer les conditions exactes des amas de galaxies.

Pourtant, il existe un laboratoire capable de s’en approcher. Le National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory est capable de recréer les conditions extrêmes des amas de galaxies à l’aide de lasers, mais seulement pendant une infime fraction de seconde dans un très petit volume.

galaxies laser

Técnico travaille au National Ignition Facility, où l’expérience a été réalisée. Divulgation/Installation nationale d’allumage

C’est ce qu’ont fait des scientifiques des universités de Chicago, d’Oxford et de Rochester, qui se sont associés pour créer des conditions similaires au gaz chaud dans les amas de galaxies géantes. « Les expériences menées au NIF sont littéralement hors de ce monde », a déclaré Jena Meinecke, l’une des scientifiques impliquées dans le projet.

L’expérience visant à simuler les conditions des amas de galaxies impliquait 196 lasers dirigés vers une seule cible très petite, créant un plasma blanc chaud avec des champs magnétiques intenses qui duraient quelques milliardièmes de seconde.

Mais cette expérience en un temps aussi limité a suffi à déterminer que la température n’est en fait pas uniforme et qu’il existe en fait des points chauds et froids dans le plasma.

L’expérience s’aligne sur une théorie astrophysique de la façon dont la chaleur serait piégée à l’intérieur des amas de galaxies. Dans des conditions normales, la chaleur serait distribuée lorsque les électrons entrent en collision les uns avec les autres. Mais les enchevêtrements de champs magnétiques dans le plasma peuvent affecter ces électrons. Cela les fait tourner en spirale dans la direction des champs magnétiques, empêchant la distribution et la dispersion uniformes de l’énergie.

En fait, dans l’expérience menée, les scientifiques ont constaté que la conduction énergétique était supprimée d’un facteur supérieur à 100. « C’est un résultat incroyablement encourageant car nous avons pu montrer que ce que les astrophysiciens ont proposé est sur la bonne voie », a déclaré Robert A. Millikan, professeur d’astronomie et d’astrophysique.

« C’est vraiment un résultat incroyable. Les simulations ont contribué à démêler la physique en jeu dans le plasma turbulent et magnétisé, mais le niveau de suppression du transport thermique est allé au-delà de ce à quoi nous nous attendions », a ajouté le Pr. Petros Tzeferacos de l’Université de Rochester.

Les simulations ont été réalisées à l’aide de codes informatiques appelés codes FLASH, développés à l’Université de Chicago, en utilisant le Flash Center for Computational Science de l’Université de Rochester, dirigé par Tzeferacos. Un tel code permet aux scientifiques de simuler leurs expériences dans les moindres détails avant qu’elles ne soient terminées, afin que les résultats soient trouvés.

Tous ces soins sont nécessaires car les scientifiques n’ont que quelques tentatives pour mener à bien l’expérience, et si quelque chose ne va pas, il n’est pas possible de le refaire. L’expérience prenant si peu de temps, vous devez vous assurer que les mesures nécessaires sont prises au bon moment.

Bien que la découverte faite soit extrêmement excitante, il y a encore plus de doutes sur les amas de galaxies à explorer. Le groupe a l’intention de mener d’autres expérimentations en 2022 pour comprendre exactement ce qui se passe dans ces clusters.

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