Image du centre de la Voie lactée, capturée par le radiotélescope MeerKAT — © Northwestern University / SAORO / Oxford University

Des chercheurs américains ont dévoilé des clichés hautement détaillés du centre de notre galaxie. Fruits de centaines d’heures d’observation, ceux-ci révèlent une quantité écrasante de structures semblant flotter dans le cosmos.

Un aperçu sans précédent

Les images montrent près de 1 000 filaments magnétiques, mesurant jusqu’à 150 années-lumière de long, dans des arrangements étonnamment soignés et réguliers. Selon l’astrophysicien Farhad Yusef-Zadeh, auteur principal de l’étude pré-publiée sur le serveur arXiv, c’est dix fois plus de filaments que ceux identifiés jusqu’à présent, et les nouvelles données collectées pourraient enfin nous aider à faire la lumière sur ces mystérieuses structures, découvertes dans les années 1980.

« Nous avons longtemps étudié les filaments individuels avec une vision myope. Maintenant, nous avons enfin une vue d’ensemble », explique le chercheur. « C’est la première fois que nous sommes en mesure d’étudier leurs caractéristiques statistiques. »

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, mais nous pouvons utiliser la technologie pour affiner notre vision dans les longueurs d’onde invisibles.

Distribution des forces des champs magnétiques — © Northwestern University / SAORO / Oxford University

Le radiotélescope sud-africain MeerKAT est l’un des plus avancés au monde, et depuis sa mise en service en 2016, il a offert aux chercheurs un ensemble sans précédent d’aperçus du centre galactique. Réalisée à partir de 200 heures de données d’observation, recueillies sur trois ans, sa dernière image nous montre la région dans les longueurs d’onde radio avec une clarté et une profondeur inégalées.

Des données précieuses

De précédentes observations avaient révélé que ces structures magnétiques réparties en amas autour du centre galactique étaient constituées d’électrons de rayons cosmiques tournant dans des filaments de champs magnétiques à une vitesse proche de celle de la lumière. D’après Yusef-Zadeh, ces nouveaux travaux nous rapprochent un peu plus de la compréhension de leur véritable origine et nature.

« Si vous veniez d’une autre planète 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 le chercheur. « C’est exactement ce que nous faisons. Nous pouvons trouver la force des champs magnétiques, leurs longueurs, leurs orientations et le spectre des radiations. »

Les chercheurs savent maintenant que les champs magnétiques sont amplifiés sur toute la longueur de l’ensemble des filaments. Les nouvelles données ont également révélé l’existence d’un vestige de supernova inconnu jusqu’alors et présentant une signature de rayonnement différente de celle des filaments, ce qui permet de l’exclure de la liste des créateurs potentiels de ces structures.

Vue rapprochée des structures en forme de harpe découvertes par les chercheurs — © Northwestern University / SAORO / Oxford University

En 2019, les précédentes données de MeerKAT avaient révélé l’existence de bulles radio géantes s’étendant de part et d’autre du plan galactique, différentes 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.

De nouveaux mystères à élucider

Les nouvelles données ont également révélé que les filaments étaient uniformément espacés au sein des amas, comme les cordes d’une harpe. Bien que le mécanisme accélérant les électrons à l’intérieur des filaments magnétiques demeure mystérieux, ces derniers pourraient être liés à un étrange filament magnétique, découvert l’année dernière, émettant des radiations dans les longueurs d’onde radio et les rayons X.

La prochaine étape consistera à étudier séparément chaque filament et à caractériser leurs propriétés afin d’obtenir un catalogue complet qui permettra des analyses statistiques approfondies.

« Nous avons certainement fait un pas de plus vers une compréhension plus complète de ces objets complexes, mais la science est une série de progrès à différents niveaux », estime Yusef-Zadeh. « D’autres observations et analyses théoriques seront nécessaires pour faire la pleine lumière sur de telles structures. »

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