Let us remember (how) we were created out of ashes from nearby supernovae

"Art does not reproduce the visible; rather, it makes visible."Here is an artistic short film illustrating, in my humble opinion, the famous painter Paul Klee's quote above.

Some cosmic rays on Earth may be remnants of a "young" nearby supernova:

This illustration of the region surrounding our Solar System shows the estimated location of the two-million-year-old supernova, lying close to the galactic magnetic field, that may have been the source for some high-energy cosmic rays observed today. Credit: Michael Kachelrieß, Norwegian University of Science and Technology (NTNU) 

Read more at: hys.org/news/2015-11-cosmic-rays-two-million-year-old-supernova.html

//added on May 24 2017

More about the possible origin of the solar system formation:

About 4.6 billion years ago, a cloud of gas and dust that eventually formed our solar system was disturbed. The ensuing gravitational collapse formed the proto-Sun with a surrounding disc where the planets were born. That cloud might be similar to some region in this much larger complex of gas and dust about 4,500 light-years away in the constellation Cygnus observed by NASA’s Spitzer Telescope. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA.

Looking for swans in a choreographic crystal

Who will see the first swan in a see of phonons ?

2014 was the international year of crystallography. In the middle of this very same year was prepublished a speculative research article by Latham Boyle and two coworkers about a natural dynamical analogue of crystalline order named choreographic order by the three scientists. It took them some time to publish this work in the prestigious Physical Review Letter but that was accomplished in January 2016. Here what it talks about:

        Symmetric Satellite Swarms and Choreographic Crystals 

Latham Boyle, Jun Yong Khoo, Kendrick Smith 

(Submitted on 22 Jul 2014 (v1), last revised 8 Jan 2016 (this version, v2))

In this paper, we introduce a natural dynamical analogue of crystalline order, which we call choreographic order. In an ordinary (static) crystal, a high degree of symmetry may be achieved through a careful arrangement of the fundamental repeated elements. In the dynamical analogue, a high degree of symmetry may be achieved by having the fundamental elements perform a carefully choreographed dance. For starters, we show how to construct and classify all symmetric satellite constellations. Then we explain how to generalize these ideas to construct and classify choreographic crystals more broadly. We introduce a quantity, called the "choreography" of a given configuration. We discuss the possibility that some (naturally occurring or artificial) many-body or condensed-matter systems may exhibit choreographic order, and suggest natural experimental signatures that could be used to identify and characterize such systems.

The 2D planar choreographic crystal of highest choreography (top), and another close contender (bottom). Each arrow shows the initial position and velocity of a point that proceeds to move along a straight line (i.e. a geodesic in Euclidean space). Under each crystal, we have shown a colored tiling meant to help the reader see how the dance proceeds (from blue to yellow to pink, in repeating pattern).

This new year 2016 why not celebrate the centenary of the beginning of the elaboration of the valence bond by Gilbert Newton Lewis with his famous article the Atom and the Molecule?

Admirer la nature, expliquer sa complexité (dévoiler sa simplicité cachée), célébrer sa beauté

Le blogueur se permet ici un apparté dans la mesure où ce billet ne répond pas au format canonique qu'il s'est fixé. Il s'agit simplement de citer deux extraits de texte qui font échos il me semble à la problématique de ce blog :

The scientist’s urge to investigate, like the faith of the devout or the inspiration of the artist, is an expression of mankind’s longing for something fixed, something at rest in the universal whirl: God, Beauty, Truth. Truth is what the scientist aims at. He finds nothing at rest, nothing enduring, in the universe. Not everything is knowable, still less is predictable. But the mind of man is capable of grasping and understanding at least a part of Creation; amid the flight of phenomena stands the immutable pole of law.

L'envie du scientifique pour la recherche, comme la foi du dévot ou l'inspiration de l'artiste, est une expression de l'aspiration de l'humanité pour quelque chose d'immuable, quelque chose d'immobile dans le tourbillon universel : Dieu, la Beauté, la Vérité. La vérité est ce que le scientifique vise. Il ne trouve rien d'immobile, rien de durable, dans l'univers. On ne peut pas tout connaître, encore moins tout prévoir. Mais l'esprit de l'homme est capable de saisir et de comprendre au moins une partie de la Création ; au milieu de la fuite des phénomènes se dresse le pôle immuable de la loi.*

The Restless Universe, 

Max Born, 

Blackie & Son, London, Glasgow, 1935.

(*Traduction du blogueur)

La science et l'art sont deux choses essentiellement humaines. Elles expriment une volonté de voir au-delà du visible. Elles font émerger des visions objectives et subjectives du monde. Bien qu'issues de sources communes - l'observation attentive des choses et la curiosité - elles donnent naissance à des théories différentes à propos du monde, de ce qu'il signifie, de ce que sont les connexions qui le structurent et de ce que nous devrions considérés comme important. 

Science et art ont divergé. Tandis que la science affinait sa capacité à expliquer le visible par les lois invisibles de la nature, l'art devenait de plus en plus subjectif, métaphorique, et s'éloignait d'une représentation réaliste. Il explorait d'autres mondes, laissant la science traiter de celui-ci.

L'art de l'univers (Arts et sciences)

John D. Barrow

Actes Sud, 2015 

J'invite particulièrement la lectrice ou le lecteur à découvrir, cet été par exemple, le beau et passionnant  livre de John Barrow.


Un dernier extrait d'un autre texte plus ancien, plus épistémologique surtout :

Le savant n'étudie pas la nature parce que cela est utile; il l'étudie parce qu'il y prend plaisir et il y prend plaisir parce qu'elle est belle. Si la nature n'était pas belle, elle ne vaudrait pas la peine d'être connue, la vie ne vaudrait pas la peine d'être vécue. Je ne parle pas ici, bien entendu, de cette beauté qui frappe les sens, de la beauté des qualités et des apparences; non que j'en fasse fi, loin de là, mais elle n'a rien à faire avec la science; je veux parler de cette beauté plus intime qui vient de l'ordre harmonieux des parties, et qu'une intelligence pure peut saisir.

Science et méthode

Henri Poincaré

(1908)

Saturne ou la planete géomètre

Tout le monde connaît les anneaux de Saturne mais peu de gens ont encore vu son grand hexagone polaire...

 http://astrobob.areavoices.com/tag/hexagon/

Saturn’s hexagon is a persisting hexagonal cloud pattern around the north pole of Saturn. The sides of the hexagon are about 13,800 km long. The hexagon does not shift in longitude like other clouds in the visible atmosphere. Saturn’s polar hexagon discovery was made by the Voyager mission in 1981–82, and it was revisited since 2006 by the Cassini mission.

L'hexagone de Saturne est un motif de nuages hexagonal persistant autour du pôle nord de Saturne. Les côtés de l'hexagone ont une longueur d'environ 13 800 km. L'hexagone ne se déplace pas en longitude comme d'autres nuages dans l'atmosphère visible. La découverte de l'hexagone polaire de Saturne a été faite par la mission Voyager en 1981-1982, et il a été revisité depuis 2006 par la mission Cassini.

Structures in 3D double-diffusive convection and possible approach to the Saturn’s polar hexagon modeling (S. B. Kozitskiy 2014)

... et personne ne comprend tout-à-fait sa dynamique.

Simulation numérique d'un modèle à convection de double diffusion ressemblant qualitativement à un hexagone

It is believed that the hexagon is described by some kind of solitonic solution. Also it is stated that the hexagon forms where there is a steep latitudinal gradient in the speed of the atmospheric winds in Saturn’s atmosphere. And the speed differential and viscosity parameters should be within certain margins. If this is not fulfilled the polygons don’t arise, as at other likely places, such as Saturn’s South pole or the poles of Jupiter. Obviously double-diffusive convection plays in the atmospheres of such planets as Saturn or Jupiter an essential role. Here atmosphere is a mixture of hydrogen with helium, and in the upper atmosphere there exist a vertical negative gradient of temperature due to hot lower layers. Thus we have a diffusive type of double-diffusive convection in a rotation system. As a rule, rotation acts as one more diffusive component, which gives actually a case of triple-diffusive convection and complicates the analysis. Nevertheless preliminary considerations show that at large Rayleigh numbers (as in the case of Hexagon) such system behaves qualitatively as the explored double-diffusive system near the Hopf bifurcation points.  

Nous pensons que l'hexagone est décrit par une sorte de soliton. Nous affirmons que l'hexagone se forme là où le gradient latitudinal dans la vitesse des vents atmosphériques de l'atmosphère de Saturne est le plus abrupte. Le différentiel de vitesses et les paramètres de viscosité doivent être dans un certain intervalles de valeurs pour que la solution solitonique existe. Si ces conditions ne sont pas remplies, les polygones ne se forment pas, comme c'est le cas dans d'autres endroits potentiels tels que le pôle Sud de Saturne ou les pôles de Jupiter. De toute évidence, la convection de double diffusion joue dans les atmosphères de planètes telles que Saturne ou Jupiter un rôle essentiel. Ici, l'atmosphère est un mélange d'hydrogène et d'hélium et, dans la haute atmosphère, il existe un gradient vertical  de température négatif dû aux couches inférieures chaudes. Ainsi, nous avons un type différent de convection de double diffusion dans un système en rotation. En règle générale, la rotation agit comme une composant de diffusion supplémentaire, ce qui donne en fait un cas de convection de triple diffusion et complique l'analyse. Néanmoins, des considérations préliminaires montrent que, aux nombres de Rayleigh élevés (comme dans le cas d'Hexagone) de tels systèmes se comportent qualitativement comme les systèmes à double diffusion étudiés au voisinage des points de bifurcation de Hopf. 

Structures in 3D double-diffusive convection and possible approach to the Saturn’s polar hexagon modeling (S. B. Kozitskiy 2014)

 // traduction du texte en anglais par le blogueur.

Descente d'ange suivant l'échelle de Jacob (depuis l'énergie de Planck?)

Accroche pour un prochain billet ...

Gjon Mili, Escaliers, Photographie (1942)

Grand défi collaboratif :

Proposez l'illustration scientifique qui vous paraît la plus pertinente par rapport au titre de ce billet et qui pourrait faire pendant à la chronophotographie ci-dessus !

Ch-er-ère-s visi-teur-trice-s, vous êtes convié-e-s à déposer vos propositions en commentaire, avec si possible un lien en ligne vers l'illustration scientifique sélectionnée par vous ! Merci d'avance pour votre participation et bravo par anticipation pour vos idées !

Fleurir les points de l'espace avec un peu de chromodynamique quantique

Gerbe de particules 

 

Simulation du processus hypothétique d'évaporation d'un micro-trou noir telle qu'il se manifesterait dans le détecteur ATLAS du CERN. Un tel micro-trou noir serait créé par la collision de deux protons dans le LHC. Son évaporation très rapide se manifesterait par la production de particules de toute sorte et en particulier par la présence de jets qui
rayonnent depuis le centre de l'image où la collision de deux protons incidents a eu lieu vers l'extérieur où les particules créées par la collision se désintègrent en particules plus stables. Les jets sont en fait des faisceaux de hadrons, les seules particules à être sensibles à l'interaction forte. La simulation est rendue possible par la bonne modélisation des propriétés et des mouvements des hadrons via le modèle de la chromodynamique quantique  qui met en jeu trois familles de quarks et de gluons caractérisés par des charges dites de couleur.   

Cascade de masses 

 (source de l'image)

Image représentant l'échelle de masses des différents hadrons dont les noms figurent en bas sur l'axe horizontal. Leurs masses (valeur en mégaélectron-volt ou MeV sur l'axe vertical) mesurées par des expériences de physique des particules apparaissent comme des lignes horizontales grises et celles calculées à l'aide de différents modèles informatiques tous basés sur la chromodynamique quantique sont représentées par des points de couleur dont les barres verticales représentent les niveaux de confiance (d'autant meilleurs qu'elles sont plus petites). Les noms des hadrons les plus connus sont indiqués en toutes lettres.

Défi lancé à l'internaute :
A qui le blogueur a emprunté la belle expression "fleurir les points" ?

//Suite du billet à venir ...

Modèle cosmologique standard ou Mona Lisa cosmique ?

Récolte d'un champ de lumière et semaille fossile de graines galactiques ...

Carte de la température du rayonnement fossile sur tout le ciel, réalisée par la collaboration internationale "Planck" à partir des données recueillies par les instruments du satellite du même nom pendant les quinze premiers mois de son fonctionnement. Cette carte a été obtenue avec une sensibilité et une résolution angulaire inégalées. L’échelle de couleur est en millionièmes de degré : c’est l’écart par rapport à la température moyenne de -270.425 ℃ mesurée par le satellite COBE en 1992 (bleu foncé pour un écart de -0,300 °C à rouge foncé pour un écart de +0,300 °C).

Distillation d'un chant d'ondes primordiales

Spectre de puissance des fluctuations angulaires de température du rayonnement fossile, caractérisé par sept pics dits "acoustiques". Les points avec des barres d'erreur sont déterminés à partir d'une analyse de la carte du ciel précédente. La ligne rouge continue qui dessine le contour des sept pics acoustiques en s'ajustant au plus près des points expérimentaux est obtenue à l'aide d'un modèle théorique communément appelé modèle cosmologique standard.

Le rayonnement fossile, appelé aussi fond diffus cosmologique ou CMB en anglais (pour Cosmic Microwave Background), est une sorte de lumière invisible à l'oeil nu (elle correspond à des ondes électromagnétiques de basse fréquence appelées micro-ondes) qui baigne vraissemblablement tout l'Univers depuis plus de treize milliard d'années si l'on en croit l'explication du modèle cosmologique standard. Selon ce modèle accepté par la majorité des astrophysiciens, le CMB constitue la plus ancienne relique actuellement observable de l'hypothétique Big Bang, cet évènement qui marque conventionnellement la date d'origine de la description de l'histoire globale de l'espace-temps et de la matière, bref c'est la première "image" du commencement de l'univers tel que nous le comprenons scientifiquement aujourd'hui en ce début de XXI siècle. Les oscillations visibles sur le spectre de puissance angulaire sont la trace de "sons" ou plus précisément d'ondes acoustiques baryoniques qui parcourraient le plasma primordial de protons, de neutrons et de photons qui baignait l'univers à ses débuts. Les oscillations de densité associées à ses ondes acoustiques sont à l'origine des premières amas d'étoiles et de galaxies. L'étude précise des pics acoustiques visibles sur le spectre de puissance permet d'obtenir des informations étonnamment précises sur l'univers observable et son histoire comme par exemple son âge, la quantité totale d'énergie et de matière qu'il contient et bien d'autres choses encore...

Hommage au satellite Planck récemment éteint mais qui continue à nous éclairer sur l'univers

Le satellite Planck vient d'achever au mois d'octobre 2013 sa mission commencée en 2008 et qui a consisté à collecter très précisément le rayonnement thermique fossile qui baigne l'univers en se cachant soigneusement du soleil en se maintenant dans l'ombre de la Terre à 1,5 millions de km de celle-ci (en un point de l'espace très particulier appelé point de Lagrange L₂ du système Terre-Soleil)!

La collaboration internationale qui travaille toujours sur l'exploitation des données collectées par le satellite n'a probablement pas fini de nous émerveiller par la richesse des informations tirées de ce fond diffus cosmologique (voir légende de la courbe ci-dessus) grâce à une chaine de mesures complexe (télescope, radiomètres, bolomètres, réfrigérateurs à dilution) qui forme les yeux "augmentés" des astrophysiciens et des physiciens des particules dont l'étroite collaboration illustre aujourd'hui la fascinante rencontre entre les deux infinis pascaliens, celui de l'infiniment grand et de l'infiniment petit qui caractérise la cosmologie de précision contemporaine.

Avis aux lecteurs-trices

A l'esthète qui veut bien goûter la métaphore du blogueur scientifique, lequel comparae ici le portrait fidèle de l'univers brossé par le modèle cosmologique standard avec un autre modèle célèbre, artistique celui-là, nous recommandons pour approfondir le lien entre beauté et physique de l'univers, la lecture de "la cosmologie à l'épreuve de l'esthétique" écrit par Aurélien Barrau. 

Au-à la curieux-se de sciences qui désire  s'engager plus avant dans le voyage vers l'infiniment grand ou l'infiniment petit, en étant guidé par les avancées de la physique contemporaine, peut-être trouvera-t-il utile le passeport que voici:

•  https://pass2i.ijclab.in2p3.fr/

Au-à la passionné-e, déjà averti-e mais pas encore expert-e, qui souhaiterait suivre au jour le jour les avancées récentes dans l'observation et l'exploration de l'univers et dans sa compréhension théorique (à l'aide du modèle cosmologique standard et sa palette de paramètres mystérieux comme l'énergie noire et la matière sombre), la blogosphère est généreuse en sites de qualité sur le sujet. Voici une sélection personnelle de blogs, ordonnée du plus facile d'accès au plus technique :

• http://drericsimon.blogspot.fr/ : en français, axé sur l'astronomie et l'astrophysique, très clair, sans formalisme ;
• http://sortirdediaspar.blogspot.fr/ : en français aussi, plus pointu et évoquant aussi d'autres aspects de la recherche en physique ;
• http://resonaances.blogspot.fr/ : en anglais (mais l'auteur travaille en France), d'un haut niveau technique mais qui sait être synthétique, avec un vrai ton personnel, les billets et les commentaires nombreux sont une mine d'or pour découvrir les enjeux de la physique des particules en générale et celles tombées du ciel en particulier.

//dernier travail d'édition le 02/12/13 suite aux remarques éclairées de notre première lectrice ;-)