Une vue saisissante de la Voie lactée révèle de mystérieuses structures suspendues dans l’espace
Une nouvelle image du cœur de la Voie lactée révèle de mystérieuses structures que personne n’a jamais vues auparavant.
Prises à l’aide du radiotélescope ultra-sensible MeerKAT en Afrique du Sud, les images présentent près de 1 000 brins de filaments magnétiques, mesurant jusqu’à 150 années-lumière de long, dans une disposition étonnamment nette et régulière. C’est dix fois le nombre de ces brins que nous connaissions auparavant, ce qui ajoute des données statistiques importantes qui pourraient enfin nous aider à comprendre leur nature, une énigme depuis leur découverte dans les années 1980.
Image d’entête : la nouvelle image MeerKAT de la région du centre galactique est montrée avec le plan galactique traversant horizontalement l’image. L’élément large qui traverse verticalement cette dernière est la partie intérieure des bulles radio (précédemment découvertes), qui s’étendent sur 1400 années-lumière à travers le centre de la Galaxie. (I. Heywood/ SARAO)
Selon l’astrophysicien Farhad Yusef-Zadeh de l’université Northwestern (États-Unis), qui a initialement découvert les filaments :
Nous avons longtemps étudié les filaments individuels avec une vue de myope.
Maintenant, nous avons enfin une vue d’ensemble, une vue panoramique remplie d’une abondance de filaments. Si l’on se contente d’examiner quelques filaments, il est difficile de tirer une véritable conclusion sur leur nature et leur origine. Il s’agit d’un tournant décisif dans l’approfondissement de notre compréhension de ces structures.
Bien qu’il ne soit situé qu’à environ 25 000 années-lumière (ce qui n’est pas très loin en termes cosmiques), le centre de la Voie lactée est très difficile à observer. Il est enveloppé de nuages denses de poussière et de gaz qui bloquent certaines longueurs d’onde de la lumière, y compris dans le domaine optique. Mais nous pouvons utiliser la technologie pour affiner la vision dans les longueurs d’onde invisibles.
MeerKAT, exploité par l’Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO), est l’un des radiotélescopes les plus avancés au monde, et depuis qu’il a ouvert son œil en 2016, il nous offre un ensemble sans précédent d’aperçus du centre galactique. Sa dernière image est un véritable coup d’éclat. Elle a été réalisée à partir de 200 heures de données d’observation, collectées sur 3 ans et elle présente la région dans les longueurs d’onde radio avec une clarté et une profondeur inégalées.
Yusef-Zadeh et son équipe ont ensuite utilisé une technique pour éliminer le fond de l’image, révélant ainsi les filaments magnétiques répartis en amas autour du centre galactique.
On ne sait pas exactement ce qu’elles sont, ni comment elles sont apparues. Ce que nous savons, c’est qu’elles contiennent des électrons de rayons cosmiques qui tournent dans des filaments de champs magnétiques à une vitesse proche de celle de la lumière.
Les nouvelles images ont permis aux chercheurs d’en savoir un peu plus sur ces filaments, ce qui nous rapproche un peu plus de leur interprétation.
Une image en mosaïque du centre de la Voie lactée, capturée par ondes radio. Les filaments magnétiques sont de grandes entailles verticales sur l’image. (Université Northwestern/ SARAO/ Université d’Oxford)
Toujours selon Yusef-Zadeh :
Si vous veniez d’une autre planète, par exemple, et que vous rencontriez une personne très grande sur Terre, vous pourriez supposer que toutes les personnes sont grandes. Mais si vous faites des statistiques sur une population de personnes, vous pouvez trouver la taille moyenne.
C’est exactement ce que nous faisons. Nous pouvons trouver la force des champs magnétiques, leurs longueurs, leurs orientations et le spectre des radiations.
Nous savons maintenant que les champs magnétiques sont amplifiés sur toute la longueur de tous les filaments. Les nouvelles données ont également révélé l’existence d’un vestige de supernova inconnu jusqu’alors, qui présente une signature de rayonnement différente de celle des filaments. Cela signifie la possibilité d’exclure le reste de supernova comme probable créateur des filaments.
Au centre de l’image se trouve le vestige de la supernova G359.1-0.5. À gauche, on trouve » The Mouse « , un pulsar qui semble avoir été formé et éjecté par la supernova. En haut à droite, l’un des filaments radio les plus longs et les plus célèbres, appelé » The Snake « . (I. Heywood/ SARAO)
En 2019, les données précédentes de MeerKAT ont révélé l’existence de bulles radio géantes s’étendant au-dessus et au-dessous du plan galactique, distinctes des bulles de Fermi à rayons gamma découvertes en 2010. Il est possible que les filaments soient liés à ces bulles radio, mais cette possibilité devra être explorée dans une prochaine étude.
Les nouvelles données ont également révélé un nouveau mystère. Les filaments sont répartis en groupes, ou grappes, et au sein de ces grappes, ils sont très uniformément espacés, comme les cordes d’une harpe, ont déclaré les chercheurs.
Selon Yusef-Zadeh :
Ils ressemblent presque à l’espacement régulier des boucles solaires. Nous ne savons toujours pas pourquoi ils viennent en grappes ou comprendre comment ils se séparent, et nous ne savons pas comment ces espacements réguliers se produisent. Chaque fois que nous répondons à une question, de multiples autres surgissent.
Nous ne connaissons pas non plus le mécanisme qui accélère les électrons à l’intérieur des filaments magnétiques. Il est possible que ces filaments soient liés à un étrange filament magnétique, découvert l’année dernière, qui émet des radiations dans les longueurs d’onde radio et des rayons X.
La prochaine étape consistera à étudier chaque filament à tour de rôle et à caractériser ses propriétés pour obtenir un catalogue complet qui permettra des analyses statistiques approfondies.
Pour Yusef-Zadeh :
Nous avons certainement fait un pas de plus vers une plus grande compréhension. Mais la science est une série de progrès à différents niveaux. Nous espérons aller au fond des choses, mais d’autres observations et analyses théoriques sont nécessaires. Une compréhension complète des objets complexes prend du temps.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters et disponible en prépublication dans arXiv : Statistical Properties of the Population of the Galactic Center Filaments: The Spectral Index and Equipartition Magnetic Field. Les données ont été rendues publiques et disponible ici : The 1.28 GHz MeerKAT Galactic Center Mosaic. L’étude présentée sur le site de l’Université Northwestern : Nearly 1,000 mysterious strands revealed in Milky Way’s center et sur le site de l’Observatoire sud-africain de radioastronomie : New MeerKAT radio image reveals complex heart of the Milky Way.
