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La matière noire autour de la Voie lactée trahie par des courants d’étoiles

Les courants stellaires qui entourent la Voie lactée révèlent une histoire au cours de laquelle elle a littéralement dévoré quelques-uns de ses compagnons de route. Mais ils livrent aussi de précieux indices sur la nature et la répartition de la matière noire qui entoure notre Galaxie.

« Pensez à votre sapin de Noël », commente Geraint Lewis, chercheur à l’université de Sydney (Australie), dans un communiqué de l’université de Chicago (États-Unis). C’est encore un peu de saisons. « Dans la nuit, vous n’en voyez que les lumières, mais elles vous donnent une indication sur sa forme. » Et c’est avec le même état d’esprit que les chercheurs espèrent aujourd’hui révéler la matière noire qui entoure la Voie lactée. À partir de l’observation des orbites d’une douzaine de courants stellaires dans le halo de notre Galaxie.

La première information sur la matière noire que ces courants d’étoiles peuvent apporter aux astronomes vient de leur vitesse. Ils ont pu la déterminer à l’aide du télescope anglo-australien de l’observatoire de Siding Spring (Australie). Mais ce n’est pas tout puisqu’une analyse de la composition chimique des étoiles qui constituent ces courants donne aussi des informations sur la nature de la matière noire.

Douze courants d’étoiles sous l’œil du télescope
Et c’est la première fois que des astronomes s’intéressent non pas à un courant d’étoiles, mais à « autant de courants que possible ». Soit une douzaine, pour l’instant. Un travail rendu possible notamment grâce aux données de la mission spatiale européenne Gaia. Elle fournit en effet des mesures très précises des positions et des mouvements des étoiles en question. De quoi espérer identifier de nouveaux courants. Et débusquer enfin la matière noire qui entoure notre Galaxie.

Ces travaux aideront aussi à comprendre comment la Voie lactée a vu le jour dans un Univers presque sans relief. En déchiquetant et en avalant régulièrement des systèmes stellaires plus petits. « La question sur nos origines ultimes la plus intrigante qui soit », selon Ting Li, professeur à l’université de Toronto.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/matiere-noire-matiere-noire-autour-voie-lactee-trahie-courants-etoiles-96023/

Un « mini trou noir monstre » a été repéré dans une petite galaxie

Avec le télescope Chandra, des astronomes ont découvert un « mini trou noir monstre » dans une galaxie naine. Ce spécimen peut aider à comprendre comment certains trous noirs ont pu croître, quand l’Univers était encore jeune.

Ce serait l’un des plus petits trous noirs supermassifs identifiés. Un « mini trou noir monstre » vient d’être découvert, enfoui dans le gaz et la poussière d’une autre galaxie, a rapporté la Nasa le 10 janvier 2022.

Ce « mini » trou noir, qui fait tout de même environ 200 000 fois la masse du Soleil, semble en pleine croissance. Il est logé dans une galaxie nommée Mrk 462, qui ne contient que quelques centaines de millions d’étoiles — ce qui en fait une galaxie naine. À titre de comparaison, la Voie lactée contient des centaines de milliards d’étoiles.

Un glouton repéré grâce aux rayons X
Pour découvrir ce trou noir, les scientifiques se sont servis de Chandra, un observatoire spatial de rayons X. Le télescope a été pointé vers 8 galaxies naines différentes. Des indices de la présence de trous noirs en train de croître dans ces galaxies avaient été repérés précédemment, dans le cadre du Sloan Digitak Sky Survey (Relevé numérique du ciel Sloan), mené depuis l’observatoire d’Apache Point au Nouveau-Mexique. Parmi les 8 galaxies, seule la galaxie Mrk 462 a montré le signe, dans le domaine des rayons X, de la présence d’un trou noir en train de grandir.

D’habitude, les astronomes utilisent plutôt le mouvement des étoiles logées au cœur des galaxies pour repérer des trous noirs. Mais cette méthode fonctionne principalement pour des galaxies assez grandes. Les galaxies naines, elles, sont trop sombres et petites. Une autre manière de faire consiste à chercher le gaz tombant dans le trou noir : il est chauffé à des millions de degrés et brille dans le domaine des rayons X. C’est ce qui a été fait ici.

Dans le cas de la galaxie Mrk 462, les scientifiques ont pu constater que le trou noir doit être particulièrement obscurci par le gaz qui l’entoure. Des trous noirs aussi enfouis sont délicats à détecter, mais l’exemple de Mrk 462 ouvre une perspective intéressante : peut-être que les galaxies naines abritant des trous noirs semblables sont répandues. Cela pourrait s’avérer très utile pour mieux comprendre comment croissent les plus gros trous noirs de notre Univers.

Un mystère sur les trous noirs géants de l’Univers jeune
De précédents travaux ont démontré que, lorsque l’Univers était âgé de moins d’un milliard d’années — il est actuellement âgé de 14 milliards d’années –, certains trous noirs atteignaient déjà une masse équivalente à un milliard de Soleil. La manière dont ces colosses ont pu prospérer si tôt dans l’Univers reste mal comprise. Plusieurs hypothèses existent :

Des gros trous noirs seraient nés de l’effondrement d’étoiles massives. Ils pèseraient environ 100 fois la masse du Soleil — mais on ne sait pas dire comment ils auraient pu grossir aussi vite, pour atteindre les masses observées dans l’Univers encore jeune.
Des trous noirs contenant déjà des dizaines de milliers de masses solaires auraient été créés dans l’Univers jeune, à partir de l’effondrement de grands nuages de gaz et de poussière.

Les découvertes sur les galaxies naines abritant des trous noirs supermassifs peuvent aider à départager les hypothèses : si elles sont répandues, le premier scénario semble plus probable ; si elles sont plutôt rares, cela favoriserait plutôt la deuxième option. Dit autrement : le pourcentage de galaxies naines possédant des trous noirs supermassifs aiderait à comprendre la croissance de certains des premiers trous noirs de l’Univers.

L’exemple de Mrk 462 et de son trou noir en pleine croissance ne permet pas encore de résoudre le mystère, mais les astronomes pensent que cela devrait encourager de plus amples recherches sur les gros trous noirs enfouis dans des galaxies naines.

Source : https://www.numerama.com/sciences/814963-un-mini-trou-noir-monstre-a-ete-repere-dans-une-petite-galaxie.html

Le télescope IXPE est quasi prêt à observer les phénomènes extrêmes de l’Univers

La mise en place du télescope IXPE, parti de la Terre le 9 décembre, suit son cours. Les premières observations sont attendues en janvier 2022.

Tout se met en place pour les débuts du télescope spatial IXPE (pour Imaging X-ray Polarimetry Explorer). Un peu plus d’une semaine après son départ de la Terre, le 9 décembre 2021, le nouvel observatoire chargé de scruter quelques-uns des objets les plus extrêmes de l’Univers est en train de déployer ses instruments optiques ainsi que ses panneaux solaires.

Le télescope IXPE a sorti sa perche : pour quoi faire ?
Une étape a été franchie le 15 décembre, avec la sortie de la perche, au bout de laquelle se trouvent les trois télescopes qui vont avoir pour tâche de capter les rayons X provenant de phénomènes extraordinaires, comme les trous noirs, les étoiles à neutrons, les pulsars, mais aussi les magnétars, les rémanents de supernova ainsi que certaines galaxies.

« Pour focaliser les rayons X, les miroirs de l’IXPE doivent se trouver à environ 4 mètres des détecteurs », souligne l’agence spatiale américaine. C’est pour cela qu’il a été décidé de concevoir l’observatoire comme un appareil dont la structure doit se déployer. Il était en effet trop compliqué, pour ne pas dire impossible, d’insérer le télescope complètement déployé dans une fusée.

Si d’un côté du mât spatial se trouvent donc les trois télescopes, qui ont le même profil, les détecteurs, eux, se situent de l’autre côté de l’IXPE, avec les panneaux solaires. Il n’y a par contre aucun système de propulsion pour IXPE, qui est placé en orbite terrestre basse, aux alentours des 600 kilomètres d’altitude. L’engin dispose néanmoins d’un bouclier à rayons X à l’avant.

Ce sur quoi l’observatoire va se focaliser, c’est la polarisation du rayonnement X, c’est-à-dire l’orientation de la vibration des ondes électromagnétiques. À travers cette caractéristique, les astronomes espèrent en apprendre avantage sur certains champs magnétiques très puissants dans l’Univers, notamment dans les parages des trous noirs, des pulsars et des autres objets d’intérêt.

En effet, ces champs magnétiques, compte tenu de leur intensité extrême, ont la particularité de pouvoir orienter ces rayons X. En étudiant cette orientation — une discipline appelée polarimétrie –, c’est le fonctionnement des objets générant ces champs qui pourrait être mieux compris. Et comme l’atmosphère joue le rôle d’un bouclier, il fallait nécessairement aller dans l’espace pour cela.

Il faudra toutefois encore attendre quelques semaines avant que l’IXPE se mette vraiment à la tâche. Les premières observations sont attendues pour janvier 2022.

Source : https://www.numerama.com/sciences/795335-le-telescope-ixpe-est-quasi-pret-a-observer-les-phenomenes-extremes-de-lunivers.html

Le mystère continue avec la découverte d’une nouvelle galaxie sans matière noire

Le modèle cosmologique standard implique que toutes les galaxies contiennent de la matière noire. Selon des mesures de Hubble, ce ne semble pas être le cas avec NGC 1052-DF2 et pas plus avec AGC 114905, observée avec les radiotélescopes du VLA. Les astrophysiciens ne savent pas encore ce que cela signifie. Faut-il réviser le modèle de la matière noire froide ou carrément l’abandonner ?

Selon le modèle cosmologique standard, toutes les galaxies devraient être plongées dans un halo de matière noire. Ce modèle peut se targuer de succès spectaculaires mais il n’est pas sans problème. Sans des hypothèses supplémentaires sur la nature de la matière noire, il n’est par exemple nullement évident de comprendre pourquoi on ne trouve pas un grand nombre de galaxies naines autour des grandes galaxies.

Il est possible que les particules de matière noire n’existent pas et que les phénomènes qui s’expliquent bien par la présence d’une composante dominante en masse de ces particules, par rapport aux protons et neutrons de la matière ordinaire, s’expliquent bien aussi en modifiant les lois de la mécanique céleste de Newton. Cette hypothèse est explorée dans le cadre de la théorie Mond (acronyme en anglais de Modified Newtonian Dynamics, pour dynamique newtonienne modifiée, en français) depuis des années et elle a pris du poids, aidée en partie par le fait que les particules de matière noire restent de façon surprenante insaisissables directement ou indirectement dans les nombreux détecteurs sur Terre ou en orbite dédiés à leur chasse.

Une réfutation de la matière noire… ou de Mond ?
Depuis quelques années, certaines galaxies intriguent les astrophysiciens et les cosmologistes parce qu’elles ne rentrent pas facilement ni dans le cadre de Mond ni dans celui du modèle cosmologique standard et qu’on ne sait pas très bien si en fait elles ne réfuteraient pas Mond, voire certains modèles de matière noire. Il s’agit de ce que l’on appelle des galaxies ultra-diffuses ou UDG (Ultra Diffuse Galaxies, en anglais).

Hubble avait ainsi révélé le cas de l’UDG NGC 1052-DF2 qui ne semble pas contenir de matière noire, ce qui s’explique mal dans le cadre de la cosmologie standard. Mais elle devrait au moins se comporter comme telle si Mond est correcte puisque ses équations doivent s’appliquer à toute la matière ordinaire. Toutefois, Mond peut produire des galaxies qui semblent se comporter selon les lois de Newton en faisant intervenir des effets de marée causés sur NGC 1052-DF2 par d’autres galaxies.

Mais cette explication ne semble pas tenir dans le cas de l’UDG située à environ 250 millions d’années-lumière de notre Galaxie et qui se nomme AGC 114905. Elle a à peu près la taille de notre propre Voie lactée, mais contient mille fois moins d’étoiles. Comme l’explique un article publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et en accès libre sur arXiv, par une équipe internationale d’astronomes dirigée par des chercheurs néerlandais, AGC 114905, sauf erreur de mesures, ne contient pas de matière noire et son environnement ne semble pas permettre aux effets de marée d’intervenir dans le cadre de Mond ou d’avoir entraîné l’expulsion de la matière noire hors de la galaxie.

Le mystère des UDG dépourvues de matière noire ne fait donc que s’approfondir.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/matiere-noire-mystere-continue-decouverte-nouvelle-galaxie-matiere-noire-64517/

Une galaxie sur cinq dans l’Univers se cacherait derrière la poussière cosmique

Grâce à des télescopes de plus en plus performants, on parvient aujourd’hui à détecter des galaxies primitives jusqu’ici peu visibles car cachées derrière un épais rideau de poussière cosmique. Des scientifiques estiment que 10 % à 20 % des galaxies seraient ainsi masquées. Leur étude pourrait permettre de mieux comprendre la formation de l’Univers.

À 29 milliards d’années-lumière de la Terre, deux nouvelles galaxies viennent d’être découvertes par des chercheurs de l’université de Copenhague au Danemark. Cachées derrière une épaisse couche de poussière cosmique, elles étaient jusqu’ici passées totalement inaperçues du télescope Hubble. Mais grâce aux télescopes géants comme celui d’Alma au Chili, ce type de galaxie plus froide et plus sombre est désormais visible. « Nous regardions un échantillon de galaxies très éloignées, dont nous savions déjà qu’elles existaient à partir des images de Hubble. Et puis nous avons remarqué que deux d’entre elles avaient des voisines que nous ne nous attendions pas du tout à trouver là. Comme ces galaxies sont entourées de poussière, une partie de leur lumière est bloquée, ce qui les rend invisibles pour Hubble », explique Pascal Oesch, du Cosmic Dawn Center de l’Institut Niels-Bohr et coauteur de l’étude relatant cette découverte.

Découvrir des galaxies cachées
En comparant ces nouvelles galaxies avec celles connues dans l’univers précoce, c’est-à-dire celles âgées de plus de 13 milliards d’années, les chercheurs ont estimé que 10 % à 20 % seraient cachées dans des rideaux de poussière cosmique et donc encore inconnues.

« Il y a certainement beaucoup plus de galaxies primitives que ce que nous pensions, assure Pascal Oesch. Les nouveaux instruments – comme le télescope James-Webb, beaucoup plus sensible que Hubble et capable d’étudier des longueurs d’onde plus longues – vont constituer une énorme avancée pour la découverte de ces galaxies cachées », poursuit le chercheur. Le James Webb Space Telescope ou JSWT possède en effet des instruments de pointe capable d’observer les objets très lointains, qui ont basculé dans le spectre infrarouge. « L’étude des galaxies primitives telles que celles que nous avons découvertes va nous permettre de compléter le grand puzzle de la formation de l’Univers », certifie Pascal Oesch. Selon les estimations, il existerait entre 100 et 200 milliards de galaxies dans l’Univers.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/galaxie-galaxie-cinq-univers-cacherait-derriere-poussiere-cosmique-95093/

Une giga-pouponnière d’étoiles a été découverte

Après des années de recherche, des astronomes ont découvert un amas de galaxies pas encore totalement formé, qui produit des étoiles à un rythme effréné. Une découverte précieuse pour étudier les débuts de l’Univers.

En astronomie, il existe l’étude des étoiles, des planètes ou des astéroïdes. Des astres qui ne sont que des poussières face à d’autres structures comme les galaxies. Et encore au-delà, il existe les amas de galaxies, des ensembles de plusieurs dizaines, voire centaines de spirales similaires à notre Voie lactée.

Ces amas sont assez bien étudiés, même si leur observation est parfois délicate. Mais ce qui est moins connu, ce sont les protoamas, des ensembles pas encore complètement formés. Ils sont au cœur d’une étude menée par Maria Polletta, scientifique à l’IASF (institution d’astrophysique à Milan, Italie), parue le 26 octobre 2021 dans la revue Astronomy and Astrophysics.

« Il s’agit d’une synthèse qui prend en compte plus d’une décennie de recherche, raconte Hervé Dole, chercheur CNRS à l’Université Paris-Saclay qui a participé à la rédaction, à Numerama. Nous scrutons ce protoamas depuis des années et nous sommes enfin capables d’en savoir plus ! »

Baptisée G237, cette structure regroupant quelques dizaines de galaxies avait été vue en 2009 pour la première fois, grâce au télescope spatial Planck qui scrute le fond diffus cosmologique. L’observatoire, aujourd’hui à la retraite, avait pour but de voir l’Univers tel qu’il était à ses débuts, et pour cela, il faut aller voir très loin. Plus les objets observés sont lointains, plus ils sont « jeunes » à nos yeux, et formés peu après le Big Bang.

TROUVER LES ANCÊTRES DES AMAS DE GALAXIES
Hervé Dole précise : « Avec Planck, nous voulions aller trouver les parents, en quelque sorte, des amas de galaxies, voir à quoi ressemblaient ces structures avant qu’elles n’atteignent leur taille adulte. L’astuce que nous avons utilisée, c’est la capacité de Planck à trouver les sources de formation d’étoiles. »

Le télescope étant particulièrement pratique pour détecter les objets brillants, les chercheurs ont alors fouillé le ciel pour trouver ce qui était le plus lumineux, et ils ont découvert environ 2 000 objets, potentiellement des protoamas alors en pleine production intensive d’étoiles. Une véritable pouponnière avec un taux de formation bien au-delà de ce que prévoient les simulations… Mais on va y revenir !

Cette première sélection a été affinée ensuite avec un autre télescope spatial, Herschel. Lui ne peut pas faire un grand panorama, mais sert plutôt à viser des zones précises, ce qui a permis d’aboutir à une nouvelle sélection de 200 sources lumineuses. Toutes ressemblaient à des protoamas, mais il manquait une caractéristique essentielle pour s’en assurer : le redshift.

Ce décalage vers le rouge est utilisé en astronomie pour connaître la distance des sources de lumière. Le mécanisme, qui implique l’expansion de l’Univers et l’effet Doppler, est assez compliqué à résumer, mais pour faire simple : plus c’est rouge, plus c’est lointain. Et ceci est très pratique pour savoir si les candidats protoamas sont bien ensemble, et pas simplement alignés de notre point de vue. De la même manière qu’en regardant le ciel, vous pouvez avoir l’impression qu’un avion et une étoile sont très proches l’un de l’autre, les observateurs derrière Herschel ne pouvaient pas dire si leur protoamas en était vraiment

Ce redshift arrive enfin en 2020, avec une étude signée Yusei Koyama, de l’Observatoire astronomique national du Japon : il se sert du télescope japonais Subaru pour trouver 38 galaxies avec le même redshift. « Il a tué le game, assure Hervé Dole. Nous avions enfin notre protoamas, plus de dix ans après l’avoir vu pour la première fois. »

G237 N’A RIEN D’EXCEPTIONNEL, ET C’EST ÇA QUI COMPTE
Mais à quoi ressemble G237 ? C’est un regroupement d’au moins 38 galaxies, mais il pourrait y en avoir plus, cachées derrière la poussière. Ce n’est pas le premier protoamas découvert, ni le plus grand, ni le plus lointain. En revanche, même s’il ne bat pas de record, il fait partie de ceux qui ont le plus gros taux de formation d’étoiles, entre 3 et 10 fois au-dessus de ce que prévoient les modèles.

« C’est un biais, résume Hervé Dole. Et il est dû à notre mode de détection avec Planck. » Il faut dire que dans la plupart des autres études consacrées au sujet, les chercheurs visent une zone du ciel, puis ils cherchent des protoamas. Ici, c’est l’inverse ! Les astronomes ont d’abord cherché des zones où les étoiles étaient produites en grand nombre, puis ils ont vérifié si un protoamas était bien là. « Avec cette technique, nous allons forcément tomber sur une grosse pouponnière d’étoiles, et c’est justement ce que nous voulions faire. »

Les données sur la question sont très parcellaires, les protoamas connus sont très différents, et chaque méthode de détection favorise certains types de structures difficiles à comparer ensuite. Certaines vont permettre de trouver les plus actifs, d’autres les plus lointains, etc. Et lorsqu’une étude arrive avec un taux de formation défiant toute concurrence, il est difficile de savoir si c’est un cas classique, ou un « monstre » inhabituel. « Le fait que nous tombions ainsi sur G237 nous pousse à croire qu’il n’est pas le seul à avoir ce taux de formation, précise Hervé Dole. C’est notre pierre à l’édifice pour pousser à revoir les modèles qui sont très clairement insuffisants pour décrire la réalité de ce qu’est l’Univers. »

La théorie générale veut que les protoamas grandissent en produisant des étoiles, puis fusionnent entre eux pour créer les amas de galaxies. Mais comment se déroule tout ce processus ? C’est encore l’inconnue. Avec cette étude, les chercheurs ont réussi à surprendre G237 au moment où il était sans doute au pic de sa productivité. Mais on ignore à quel point il se trouve ou non dans la moyenne de ses congénères.

Heureusement, les années qui viennent seront peut-être riches d’enseignements. Il y a tout d’abord le fameux télescope James Webb, qui doit être lancé le 18 décembre prochain. Hervé Dole a obtenu du temps d’observation, et il va viser cette fois un autre protoamas de la sélection, un petit peu plus lointain. Ensuite, le télescope spatial Euclid doit être lancé en 2023. Construit par l’Agence Spatiale européenne (ESA), il doit justement observer les objets lointains en infrarouge et en savoir plus sur l’origine de l’accélération de l’expansion de l’Univers.

Source : https://www.numerama.com/sciences/751616-une-giga-pouponniere-detoiles-a-ete-decouverte.html

Les premières galaxies sont nées dans l’agitation

Grâce aux plus puissants des télescopes en fonctionnement, les astronomes ont obtenu des images très détaillées de quelques-unes des galaxies les plus petites et les moins brillantes de notre voisinage. Ils en ont tiré des conclusions quant au processus de formation des premières galaxies de notre Univers. Un processus qu’ils imaginent désormais agité.

Comment et quand les premières galaxies se sont-elles formées dans notre Univers ? Ces questions, les astronomes se les posent maintenant depuis longtemps. Deux scénarios sont envisagés. Selon le premier, de petites étoiles formant ces premières galaxies seraient apparues les unes après les autres, lentement, mais continuellement. Utilisant peu à peu et sur des périodes longues, le gaz disponible. Le second scénario est plus chaotique. Il envisage des formations par à-coups d’étoiles incroyablement grandes qui perturbent la quiétude de la galaxie qui les voient apparaître. Provoquant même un arrêt – momentané ou non – de son activité.

Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs avance que le début de l’histoire des galaxies a plus vraisemblablement été agité. Le tout grâce à des données incroyablement précises recueillies dans le cadre du projet Survey for high-z Red and Dead Sources (Shards) mené sur le Gran Telescopio Canarias situé sur l’île de Palma – le volcan Cumbre Vieja est actuellement en éruption. Et avec l’appui aussi d’observations réalisées à l’aide du télescope spatial Hubble.

Les chercheurs n’ont pas directement étudié les premières galaxies qui sont nées dans notre Univers. « Pour cela, il nous faudra attendre le lancement du télescope spatial James Webb », commente Alex Griffiths, chercheur à l’université de Nottingham (Royaume-Uni), dans un communiqué. Car la luminosité de ces galaxies est bien trop faible pour être accessible à d’autres instruments. « Nous avons donc cherché des « bêtes similaires » dans l’Univers proche et nous les avons disséquées à l’aide des télescopes les plus puissants à notre disposition. »

L’apport des plus puissants télescopes
Parmi ces télescopes les plus puissants : certains des amas de galaxies les plus massifs de notre Univers et leur effet de lentille gravitationnelle. Des télescopes naturels, donc, qui permettent aux astronomes de voir des galaxies faibles et lointaines avec une luminosité améliorée et une résolution spatiale plus élevée.

Les données du projet Shards couplées à la puissance du télescope spatial Hubble ont permis aux chercheurs de détecter dans ces galaxies, le gaz chaud caractéristique d’étoiles nouvellement formées. Ce gaz chaud émet dans certaines longueurs d’onde. L’analyse de ces raies d’émission particulière donne un aperçu de la formation et de l’évolution de la galaxie.

Les chercheurs concluent de leurs observations que le début de la formation des galaxies a dû être irrégulier. Avec des sursauts d’activités et de naissances d’étoiles suivis de périodes d’accalmies. Reste désormais à comprendre pourquoi. Et déjà les astronomes estiment peu probable que des fusions de galaxies aient pu jouer un rôle substantiel dans le déclenchement des sursauts d’activités. Ils cherchent donc des causes alternatives qui pourraient être à l’origine d’une meilleure accrétion des gaz.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-premieres-galaxies-sont-nees-agitation-94317/

Une mystérieuse structure filamenteuse détectée aux confins de la Voie lactée

Des scientifiques utilisant le radiotélescope Fast auraient détecté une nouvelle structure aux confins de la Voie lactée. Plusieurs hypothèses ont vu le jour pour expliquer cette découverte qui pourrait être un simple filament de gaz ou un nouveau bras de notre galaxie.

La Voie lactée serait-elle différente des représentations qu’on lui connait ? Une équipe de chercheurs de l’université de Nanjing, en Chine, a découvert grâce au puissant radiotélescope sphérique de 500 mètres d’ouverture (Fast pour Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), une structure filamenteuse s’étendant dans une région éloignée du centre de la galaxie, à 71.754 années-lumière. Une étude, publiée en preprint le 5 août, a été menée sur cette découverte, menant à deux hypothèses pouvant expliquer l’existence de ce mystérieux nuage : un immense filament de gaz dans un voisinage extrêmement proche de la Voie lactée ou un bras spirale galactique resté indétecté jusqu’à ce jour.

Une énigme massive
L’origine de ce filament, nommé Cattail (ou « Quenouille » en français), reste donc à déterminer. Mais les astronomes ont élaboré deux hypothèses pouvant expliquer l’existence de ce nuage de gaz, révélé par hasard alors que les scientifiques observaient la source radio Cygnus X, dans la constellation du Cygne. En premier lieu, Cattail pourrait être un vaste filament moléculaire composé de gaz tels que du dihydrogène, long d’environ 5 kiloparsecs. Il constituerait alors l’un des nuages moléculaires les plus imposants visibles à proximité de la Voie lactée. À une échelle comparative, 5 kpc sont équivalents à 16.307,8 années-lumière. Une année-lumière est égale à 9.460 milliards de kilomètres, et notre système solaire ne fait, quant à lui, que 20 milliards de kilomètres.

Les astronomes chinois se sont penchés sur la vélocité du filament, et leur étude met en exergue la rapidité avec laquelle il se déplace, à une vitesse oscillant entre 160 et 140 kilomètres par seconde. La structure se situe derrière un bras s’étendant longuement depuis le centre de la Voie lactée, appelé Écu-Croix. Sa proximité et sa vélocité ont longuement fait hésiter les chercheurs : une galaxie naine restée invisible ? En menant des observations supplémentaires, la seconde théorie la plus probable serait celle d’un nouveau bras de notre galaxie, que les radiotélescopes et autres instruments n’auraient pu détecter, faute de puissance. Si cette hypothèse se confirme, cela signifierait que cette nouvelle « branche » de la Voie lactée se situerait dans la région extérieure de la galaxie nommée en anglais Extreme outer galaxy. Cette possibilité s’avère intéressante pour les scientifiques, les secteurs les plus éloignés des centres galactiques étant de véritables pouponnières à jeunes étoiles.

Fast à l’appui
L’utilisation du radiotélescope Fast a été capitale dans cette découverte. L’instrument, installé dans la province du Guizhou en Chine, a été déclaré opérationnel en 2020, malgré les premières observations remontant à 2016. Formant un dôme de 500 mètres de diamètre, à l’instar de feu Arecibo, Fast est composé de 4.500 panneaux de métal captant des signaux sur différentes longueurs d’onde, variant de 70 mégahertz à 3 gigahertz. Grâce à sa précision, le radiotélescope est notamment devenu un incontournable de la chasse aux pulsars : en mai 2021, il en avait découvert 201.

La précision de Fast pourrait expliquer une détection aussi tardive d’un bras de la Voie lactée, là où d’autres radiotélescopes plus anciens n’auraient pu détecter un élément diffus ou dissimulé par un autre. Cependant, nul doute que les astrophysiciens de l’université de Nanjing devraient tourner leurs regards et la parabole de Fast vers Cattail afin de percer l’énigme de cette étrange structure de gaz.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/voie-lactee-mysterieuse-structure-filamenteuse-detectee-confins-voie-lactee-93241/

Une simulation montre comment obtenir une galaxie spirale comme la Voie lactée

Petit à petit, les astronomes comprennent mieux comment notre Univers s’est structuré pour ressembler à ce que nous en voyons aujourd’hui. Une nouvelle simulation informatique nous apprend comment des collisions entre galaxies ont donné naissance à des galaxies spirales comme la nôtre.

La galaxie dans laquelle nous vivons est une galaxie dite spirale. Elle s’est formée il y a des milliards d’années. Des chercheurs de l’université de Lund (Suède) se sont servis d’étoiles de notre Voie lactée comme autant de capsules temporelles pour reconstruire l’histoire de sa formation.

Rappelons que notre Univers est apparu il y a quelque 13,8 milliards d’années. Il a « rapidement » — à l’échelle cosmologique — formé des étoiles et était le siège de collisions violentes entre les jeunes galaxies. Une époque chaotique qui a ensuite laissé place à plus de stabilité. Les astronomes, eux, ont peiné à comprendre comment des galaxies embryonnaires très agitées ont pu se muer en galaxies spirales ordonnées.

Des collisions de galaxies
Pour faire la lumière sur ces processus, donc, les chercheurs de l’université de Lund ont étudié des étoiles de la Voie lactée. Leurs positions, leurs vitesses de déplacement, leurs compositions chimiques sont autant d’éléments qui trahissent leur passé et l’environnement dans lequel elles se sont formées. Des simulations informatiques ont fait le reste. Offrant aux astronomes une image détaillée de la manière dont les galaxies ont évolué en galaxies spirales depuis le Big Bang.

« Lorsque deux grandes galaxies entrent en collision, un nouveau disque se crée autour de l’ancien en raison des énormes afflux de gaz stellaire. Notre simulation montre que l’ancien et le nouveau disque fusionnent lentement, sur une période de plusieurs milliards d’années pour former une galaxie spirale », explique Florent Renaud, astronome, dans un communiqué. Une découverte qui devrait éclairer les chercheurs qui tentent d’interpréter les cartographies actuelles et futures de notre Voie lactée.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/galaxie-simulation-montre-obtenir-galaxie-spirale-comme-voie-lactee-93244/

Voici de vraies images de galaxies lointaines avec un niveau de détail inédit

La radioastronomie fait un bon en avant avec le réseau LOFAR, composé de dizaines de milliers d’antennes en Europe.

Un numéro spécial de la revue Astronomy & Astrophysics en août 2021 publie une série d’études livrant des images inédites, aussi spectaculaires que scientifiquement importantes : ce sont les images les plus détaillées jamais vues de galaxies lointaines.

C’est le résultat d’une décennie de recherches à partir du LOFAR — Low Frequency Array, un réseau de milliers d’antennes réparties en Europe, constituant ensemble le plus grand télescope du monde.

Image de la fusion entre deux galaxies, prises par radio avec le réseau LOFAR. // Source : LOFAR/Ramirez-Olivencia

UN NIVEAU DE DÉTAIL INÉDIT
Ces antennes sont des interféromètres : elles captent les fréquences radio. Or, les images qui nous viennent de l’Univers sont le résultat de divers rayonnements électromagnétiques, dont la longueur d’onde varie. La lumière « visible » n’est pas la plus précise quand l’on observe à des années-lumière, sa longueur d’onde est courte et offre peu de détails, d’autant plus que ces ondes peuvent être bloquées et perturbées sur leur chemin, par exemple par des nuages de gaz ou de poussières. En captant les ondes radio, les interféromètres peuvent apporter des images de zones qui, à nos yeux et aux lentilles des télescopes optiques, sembleraient bien sombres ou indiscernables. Cela permet de voir l’invisible, et la lumière à basse énergie.

Qui plus est, la combinaison de ces milliers de télescopes forme, virtuellement parlant, une lentille de 2 000 kilomètres de diamètre. Résultat : les images publiées dans cette série d’études, combinant les observations de 70 000 interféromètres, offrent un niveau de détail sans précédent sur ce spectre.

Sur le gif ci-dessous, vous pouvez observer la transition entre la résolution standard, où les galaxies se traduisent par des points très lumineux, et la résolution obtenue par cette collaboration internationale aux 70 000 antennes, où l’on distingue nettement les formes. La différence est frappante.

Il ne s’agit pas là de simplement « prendre en photo » l’espace. Le réseau de télescopes LOFAR ne se contente pas de photographier les galaxies. La captation des ondes radio se traduit en données issues de ces milliers d’antennes, et il faut alors rassembler ces données pour former une image. Au-delà de la technologie même du télescope LOFAR, il y a donc un défi informatique : une seule image représente en soi 13 téraoctets/seconde de données brutes (l’équivalent de 300 DVDs). Pour traiter ces images, les scientifiques ont mobilisé des « superordinateurs », pour ramener les données à un seuil utilisable de quelques gigaoctets.

C’est ainsi que toute une série d’images, à des distances variées et différents niveaux de détails, a pu être obtenue après ce traitement massif de données :

DES MÉCANISMES JUSQU’ALORS INVISIBLES
Un tel niveau de précision n’est pas que spectaculaire : cela offre aussi un outil précieux pour analyser, en détail, certains mécanismes au cœur des galaxies. Et justement, plusieurs papiers de recherche de cette série d’études s’intéressent aux trous noirs supermassifs présents au cœur des galaxies.

Cela permet notamment de voir les « jets » qu’ils émettent, et comment ils se propagent, car en temps normal, sur des longues d’onde de lumière visible, ils sont invisibles. « Ces images haute résolution nous permettent de zoomer pour voir ce qui se passe réellement lorsque des trous noirs supermassifs lancent des ‘jets radio’, ce qui n’était pas possible auparavant. »

Certains papiers s’intéressent à d’autres aspects des galaxies. L’ensemble montre que ce type de technologies est un pas en avant pour la radioastronomie, laquelle permet de s’enfoncer un peu plus loin encore dans l’espace profond, pour en sonder, et si possible en comprendre, les mécanismes.

Source : https://www.numerama.com/sciences/733516-voici-de-vraies-images-de-galaxies-lointaines-avec-un-niveau-de-detail-inedit.html