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 des structures mystérieuses que nous n’avions jamais vues auparavant.

La nouvelle vue du centre de la Voie lactée par MeerKAT. (I. Heywood/SARAO)

Prises à l’aide du radiotélescope ultra-sensible MeerKAT en Afrique du Sud, les images montrent près de 1 000 brins de filaments magnétiques, mesurant jusqu’à 150 années-lumière de long, dans des arrangements étonnamment soignés et réguliers.

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.

“Nous avons longtemps étudié les filaments individuels avec une vue myope”, explique l’astrophysicien Farhad Yusef-Zadeh, de la Northwestern University, qui a initialement découvert les filaments.

“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 notre 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 construite à partir de 200 heures de données d’observation, recueillies sur trois ans, et elle nous montre la région dans les longueurs d’onde radio avec une clarté et une profondeur inégalées.

L’indice spectral des filaments du centre galactique. (Northwestern University/SARAO/Oxford University)

Yusef-Zadeh et son équipe ont ensuite utilisé une technique pour éliminer l’arrière-plan de l’image, révélant ainsi les cordes magnétiques réparties 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 compréhension.

“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”, explique Yusef-Zadeh.

“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 que nous pouvons exclure le reste de supernova comme progéniteur probable des filaments.

Un reste de supernova sphérique découvert par l’équipe de MeerKAT. (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 un prochain article.

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.

“Ils ressemblent presque à l’espacement régulier des boucles solaires”, explique Yusef-Zadeh. “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 questions 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.

“Nous avons certainement fait un pas de plus vers une compréhension plus complète”, déclare Yusef-Zadeh. “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.”

La recherche a été acceptée dans The Astrophysical Journal Letters, et est disponible sur arXiv. Un article complémentaire décrivant la mosaïque, accepté dans The Astrophysical Journal, est également disponible sur arXiv. Les données ont également été rendues publiques.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche