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

Une mystérieuse structure découverte dans la Voie lactée

Plusieurs années et des centaines d’heures d’observations avec plusieurs instruments différents ont été nécessaires aux astronomes pour le confirmer. Une structure massive se cache dans le milieu interstellaire qui remplit la Voie lactée. Un disque épais de gaz moléculaire « noir » situé en bordure de notre Galaxie.

C’est une histoire comme on les aime. De celles que l’on peut raconter au coin du feu. Non, pas de celles qui font peur aux enfants. Mais de celles qui les émerveillent et peut-être, un jour, les amènent à la science. Cette histoire, c’est celle de ces chercheurs qui, grâce au Green Bank Telescope (GBT) et avec un petit coup de pouce du destin, viennent de découvrir, cachée aux yeux de tous, en bordure de la Voie lactée, une structure massive.

Rappelons que le milieu interstellaire est « rempli » de dihydrogène (H2). Ce gaz reste généralement invisible aux astronomes. Pour le cartographier, ils comptent sur des « traceurs », des signaux provenant d’autres molécules qui s’y mélangent, mais en moindre quantité. Parmi les traceurs classiques, le monoxyde de carbone (CO).

Mais en 2012, un astronome de l’université Johns Hopkins, aux États-Unis, a découvert, de manière inattendue, alors qu’il était engagé dans des travaux sans lien, une émission provenant de molécules OH non accompagnée d’émissions de CO. Or OH est également une molécule qui apparaît dans les nuages de H2 du milieu interstellaire. De quoi supposer qu’il puisse y avoir une partie abondante de dihydrogène non tracée par le CO. Une sorte de gaz moléculaire « CO-dark ».

Toutes les observations le confirment
C’est là que le BGT entre en scène. En 2015, il a permis à une équipe d’astronomes de montrer que OH trace effectivement remarquablement bien cette composante « CO-dark » du H2. Après de longs temps d’exposition, les chercheurs ont ainsi montré que ce gaz moléculaire se posait comme un composant majeur de la structure de la Voie lactée.

Mais l’histoire ne s’arrête pas là. Puisque les astronomes ont ensuite remarqué comme une bosse qui ressortait de leurs observations. Ils ont d’abord cru qu’elle correspondait à l’extrémité d’un bras de la Voie lactée. Puis, des observations ont confirmé l’existence d’une structure vaporeuse, mais étendue sur toute la ligne de visée du BGT. Les astronomes ont alors pensé à un effet dû au télescope lui-même. Comme un bruit de fond. Pourtant, après une centaine d’heures d’observations, le télescope de 20 mètres de l’observatoire de Green Bank — un instrument plus ancien que le BGT — a lui aussi déniché la structure en question.

Finalement, en 2019, une nouvelle série d’observations est venue confirmer la découverte. Le long du disque de la Voie lactée se trouve une structure jusqu’alors inconnue, pourtant large et omniprésente, qui épouse la forme d’autres composantes de notre Galaxie. Une découverte qui pourrait avoir des conséquences sur les théories de la formation des étoiles, mais aussi, bien sûr, sur celles qui s’intéressent à la structure, à la composition et à la masse du milieu interstellaire.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/voie-lactee-mysterieuse-structure-decouverte-voie-lactee-92592/

Cet amas de galaxies se déplace le long d’une « autoroute intergalactique »

Grâce à plusieurs télescopes, les scientifiques ont pu voir un amas de galaxies en train de se déplacer le long d’une sorte d’« autoroute intergalactique ». L’amas voyage le long d’un filament, une bande de gaz chaud.

Un amas de galaxies a été observé en train d’emprunter une « autoroute intergalactique ». L’amas galactique, nommé « Northern Clump » (qu’on pourrait tenter de traduire par « amas du nord »), semble se déplacer sur un filament qui avait déjà été identifié auparavant, détaille un communiqué de l’observatoire de rayons X Chandra le 2 juillet 2021. Une étude déposée le 28 juin sur arXiv, soumise à la revue Astronomy & Astrophysics, relate la découverte.

L’amas Northern Clump se trouve à environ 690 millions d’années-lumière de notre planète. Le filament est quant à lui une bande de gaz chaud étendue sur 50 millions d’années-lumière. C’est le fait que l’amas de galaxies se déplace le long de ce filament, tel un véhicule roulant sur une autoroute, qui est la nouveauté identifiée par les scientifiques.

LES DONNÉES DE PLUSIEURS TÉLESCOPES RÉUNIES
Les observations de plusieurs télescopes ont permis d’observer le phénomène. Ici, les données du télescope XMM-Newton de l’ESA sont représentées en bleu et celles du télescope Chandra en violet. L’amas de galaxies a également été observé dans l’optique et l’infrarouge (orange, bleu, vert), ainsi que dans le domaine radio (rouge), avec l’Australian Square Kilometre Array Pathfinder.

Comme le résume le communiqué de l’observatoire Chandra, chacun de ces télescopes a pu apporter des données importantes et complémentaires sur le système et le phénomène à l’œuvre. Grâce aux données optiques, il a été possible de voir les galaxies de l’amas. Avec XMM-Newton, les gaz chauds de l’amas ont pu être observés. Chandra a permis de distinguer du gaz chaud évoluant autour d’un trou noir supermassif, situé au milieu d’une des galaxies se trouvant au centre de l’amas.

Source : https://www.numerama.com/sciences/725802-cet-amas-de-galaxies-se-deplace-le-long-dune-autoroute-intergalactique.html

La matière noire ralentirait la rotation de la barre d’étoiles de la Voie lactée

Le centre de notre galaxie est traversé par une barre d’étoiles, tournant dans le même sens que la Voie lactée. Des scientifiques viennent de constater que cette structure tourne plus lentement. La matière noire serait à l’origine de ce ralentissement.

Dans une étude publiée au sein de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, relayée par l’University College de Londres (UCL) le 14 juin 2021, ces chercheurs soulignent que « de récentes études fournissent systématiquement des preuves d’une barre lente, bien que la vitesse précise de la barre n’ait pas encore été estimée ». Ils proposent leur mesure du phénomène : la barre de la Voie lactée aurait connu un ralentissement de sa rotation d’au moins 24 % depuis sa formation.

Afin de mesurer enfin le ralentissement de ce mouvement, les scientifiques ont utilisé des observations du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA), lancé en 2013 pour mener une mission d’astrométrie — la branche de l’astronomie consacrée à l’étude de la position, de la distance et du mouvement des étoiles. C’est tout particulièrement un courant d’étoiles, baptisé « Hercule » (« Hercules stream » en anglais dans l’étude), qui a retenu leur attention.

Source : https://www.numerama.com/sciences/719831-la-matiere-noire-ralentirait-la-rotation-de-la-barre-detoiles-de-la-voie-lactee.html