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Posté par Michel le Dimanche 11/09/2011 à 00:00
Des champs magnétiques intenses peu après le Big Bang ?
D'intenses champs magnétiques ont probablement été générés dans l'Univers peu de temps après le Big Bang, selon une équipe internationale menée par Christoph Federrath et Gilles Chabrier du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CNRS / ENS Lyon / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et physiologiste français.) Lyon 1). Les chercheurs fournissent la première explication à la présence de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...) magnétisé entre les galaxies ou entre les étoiles d'une même galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux...). Publiés dans la revue Physical Review Letters le 9 Septembre 2011, ces résultats pourraient permettre de mieux comprendre les propriétés des premières étoiles et galaxies dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Pourquoi le gaz présent entre les galaxies ou entre les étoiles d'une même galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) est-il magnétisé ? Une équipe internationale d'astrophysiciens avance pour la première fois une explication: un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout...) initialement faible a pu être amplifié par des mouvements turbulents (1), comme ceux présents à l'intérieur de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) et du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...), qui ont dû exister dans l'Univers primordial. "Selon nos simulations, cette turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse présente en tout point un caractère tourbillonnaire : tourbillons dont la...) produit une croissance exponentielle (En mathématique, en économie et en biologie, on parle d'un phénomène à croissance exponentielle (ou géométrique) lorsque la croissance en valeur absolue de la population est proportionnelle à la population...) du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique", expliquent Christoph Federrath et Gilles Chabrier, qui ont dirigé les recherches. "Nos calculs montrent que ce phénomène est possible même sous des conditions physiques extrêmes, comme celles rencontrées peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que...), lors de la formation des premières étoiles", précisent-ils.

Leurs simulations numériques tridimensionnelles révèlent comment les lignes de champ magnétique sont étirées, tordues et repliées par les "flots" turbulents. De la même façon que l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie...) génère un champ magnétique à travers le mouvement de particules chargées, les charges elles-mêmes sont soumises à une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) lorsqu'elles se déplacent dans un champ magnétique. "L'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) turbulente, sorte d'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est égale...) générée par la turbulence, et champ magnétique, peut amplifier un champ initialement faible et le convertir en un champ fort", précisent les astrophysiciens. Ces derniers espèrent ainsi mieux comprendre les propriétés des premières étoiles et galaxies dans l'Univers.

Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) s'intègre dans un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) piloté par Gilles Chabrier, médaille d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique...) 2006 du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), financé par une bourse senior européenne "European Research Council advanced grant" du 7e programme-cadre dédiée à la compréhension de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) des proto-étoiles et des planètes extrasolaires.


Structures turbulentes du champ magnétique pour quatre modèles numériques représentant des conditions physiques très différentes. En haut à gauche, l'intérieur du Soleil, par exemple, est faiblement compressible et caractérisé par des flots subsoniques, alors que le plasma typique de l'Univers primordial, en bas à droite, était très probablement dominé par de fortes compressions et une turbulence fortement supersonique (Supersonique signifie « supérieur à la vitesse du son ».).
© Federrath, Chabrier, Schober, Banerjee, Klessen, and Schleicher

Note:

(1) Ce mouvement est un "flot (Flots)" qui ne s'écoule pas "tranquillement", de façon laminaire. Il est soumis localement à de fortes variations de vitesse (On distingue :), dans toutes les directions, ce qui créé des "tourbillons" (ou vortex). Ces tourbillons fournissent l'équivalent d'une énergie cinétique (Le mot cinétique fait référence à la vitesse.) appelée énergie turbulente.


Référence:

Mach Number Dependence of Turbulent (Le HMS Turbulent (n° de coque : S 87) est un bâtiment de la classe Trafalgar de sept sous-marins nucléaires d'attaque de la Royal Navy.) Magnetic Field Amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.): Solenoidal versus Compressive Flows. C. Federrath, G. Chabrier, J. Schober, R. Banerjee, R. S. Klessen, and D. R. G. Schleicher. Physical Review Letters. 9 Septembre 2011


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Source: CNRS