Une nouvelle image du cœur de la Voie lactée révèle des structures mystérieuses que nous n’avons jamais vues auparavant.
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 longueur, dans des arrangements étonnamment soignés et réguliers.
C’est 10 fois le nombre de ces brins que nous connaissions auparavant, ajoutant 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 vision myope », dit l’astrophysicien Farhad Yusef-Zadeh de l’Université Northwestern, qui a initialement découvert les filaments.
« Maintenant, nous voyons enfin le tableau d’ensemble – une vue panoramique remplie d’une abondance de filaments. Le simple fait d’examiner quelques filaments rend difficile de tirer une véritable conclusion sur ce qu’ils sont et d’où ils viennent. C’est un tournant dans l’avancement de notre compréhension de ces structures.
Bien qu’il ne soit qu’à environ 25 000 années-lumière (ce qui n’est pas très loin en termes cosmiques), le centre de la galaxie de la Voie lactée est très difficile à voir. Il est entouré de nuages denses de poussière et de gaz qui bloquent certaines longueurs d’onde de la lumière, y compris la gamme optique. Mais nous pouvons utiliser la technologie pour modifier notre vision dans des longueurs d’onde invisibles.
MeerKAT, exploité par l’Observatoire sud-africain de radioastronomie (SARAO), est l’un des plus avancés au monde radiotélescopes, et depuis l’ouverture de son œil en 2016, il nous donne un premier aperçu du centre galactique.
Sa dernière image est un spectacle absolu. Il a été construit à partir de 200 heures de données d’observation, recueillies sur trois ans, et il 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. (Université Northwestern/SARAO/Université d’Oxford)
Yusef-Zadeh et son équipe ont ensuite utilisé une technique pour supprimer l’arrière-plan de l’image, révélant les cordes magnétiques réparties en amas autour du centre galactique.
On ne sait pas ce qu’ils sont, ni comment ils ont vu le jour. Ce que nous savons, c’est qu’ils contiennent des électrons de rayons cosmiques, tournant en filaments de champs magnétiques à des vitesses proches de la lumière.
Les nouvelles images ont permis aux chercheurs d’en savoir un peu plus sur les brins, nous rapprochant 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 tous les gens sont grands. Mais si vous faites des statistiques sur une population de personnes, vous pouvez trouver la taille moyenne », a-t-il ajouté. Yusef-Zadeh explique.
« C’est exactement ce que nous faisons. Nous pouvons trouver la force des champs magnétiques, leurs longueurs, leurs orientations et le spectre de rayonnement. »
On sait maintenant que les champs magnétiques sont amplifiés sur toute la longueur de tous les filaments. Les nouvelles données ont également révélé un reste de supernova jusqu’alors inconnu; il a une signature de rayonnement différente des filaments. Cela signifie que nous pouvons exclure le reste de la supernova en tant qu’ancêtre probable des filaments.
Un vestige de supernova sphérique découvert par l’équipe MeerKAT. (I. Heywood/SARAO)
En 2019, les données précédentes de MeerKAT ont révélé l’existence de bulles radio géantes s’étendant au-dessus et en 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 nécessitera à explorer 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 régulièrement espacés – comme les cordes d’une harpe, ont déclaré les chercheurs.
« Ils ressemblent presque à l’espacement régulier des boucles solaires », Yusef-Zadeh dit. « 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, plusieurs autres questions se posent. »
Nous ne connaissons pas non plus le mécanisme qui accélère les électrons dans les filaments magnétiques. Il est possible que les filaments soient liés à un filament magnétique, découvert étrangement l’année dernière, qui émet un rayonnement dans les longueurs d’onde radio et X.
La prochaine étape consistera à étudier tour à tour chaque filament et à caractériser ses propriétés pour un catalogue complet qui permettra des analyses statistiques approfondies.
« Nous sommes certainement un pas de plus vers une compréhension plus complète », Yusef-Zadeh dit. « Mais la science est une série de progrès à différents niveaux. Nous espérons aller au fond des choses, mais davantage d’observations et d’analyses théoriques sont nécessaires. Une compréhension complète des objets complexes prend du temps. »
La recherche a été acceptée dans Les lettres du journal astrophysique, et est disponible sur arXiv. Un document d’accompagnement décrivant la mosaïque, accepté dans Le Journal Astrophysique, est également disponible sur arXiv. le les données ont également été rendues publiques.
