Les scientifiques ont utilisé des observations spectroscopiques de la lumière ultraviolette des quasars pour détecter et cartographier la couronne de Magellan, un halo diffus de gaz chaud et suralimenté entourant les petits et grands nuages de Magellan. Représentée en violet, la couronne s’étend sur plus de 100 000 années-lumière à partir de la masse principale d’étoiles, de gaz et de poussière qui composent les nuages de Magellan, se mêlant à la couronne plus chaude et plus étendue qui entoure la Voie lactée. Crédit : NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Les chercheurs confirment l’existence de l’insaisissable couronne de Magellan, un halo protecteur de gaz chaud et ionisé auparavant connu seulement en théorie.
Pendant des milliards d’années, la
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Voielactée[{“attribute=””>MilkyWayLes compagnons cosmiques les plus massifs de – le Grand et le Petit Nuages de Magellan – ont effectué un voyage tumultueux à travers l’espace, en orbite autour tout en étant déchirés par l’attraction gravitationnelle de notre propre galaxie.
Des prédictions théoriques récentes indiquent que ces galaxies satellites naines doivent être protégées par un bouclier omniprésent qui empêche la Voie lactée d’éliminer leur gaz essentiel à la formation d’étoiles. Cette soi-disant couronne de Magellan, faite de gaz suralimenté avec des températures d’un demi-million de degrés, agirait comme une sorte de zone de crash cosmique autour des nuages de Magellan, gardant le disque et les étoiles relativement indemnes lors des collisions. Même si les simulations montrent que la couronne de Magellan devrait exister, les preuves d’observation sont restées insaisissables.
En utilisant une combinaison de la vision ultraviolette unique du
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>TélescopespatialHubble[{“attribute=””>HubbleSpaceTelescope et l’explorateur spectroscopique dans l’ultraviolet lointain, ainsi que la puissance de sondage des quasars lointains, les astronomes ont enfin pu détecter et commencer à cartographier la couronne de Magellan. La découverte de ce halo diffus de gaz chaud, s’étendant à plus de 100 000 années-lumière du Grand Nuage de Magellan et couvrant une grande partie du ciel austral, confirme la prédiction. Cela éclaire également notre compréhension de la façon dont les petites galaxies peuvent interagir avec des galaxies plus grandes sans perdre le carburant nécessaire à la formation future des étoiles.
A près de 200 000 années-lumière de la Terre, le Grand Nuage de Magellan, galaxie satellite de la Voie Lactée, flotte dans l’espace, dans une longue et lente danse autour de notre galaxie. Alors que la gravité de la Voie lactée tire doucement sur les nuages de gaz de son voisin, ils s’effondrent pour former de nouvelles étoiles. À leur tour, ceux-ci éclairent les nuages de gaz dans un kaléidoscope de couleurs, visible sur cette image du télescope spatial Hubble de la NASA / ESA. Crédit : NASA, ESA, Remerciements : Josh Lake
Depuis des milliards d’années, les Grands et Petits Nuages de Magellan – les plus grandes galaxies satellites de la Voie lactée – ont suivi un voyage périlleux. Orbitant l’un sur l’autre alors qu’ils sont attirés vers notre galaxie d’origine, ils ont commencé à se désagréger, laissant derrière eux des traînées de débris gazeux. Et pourtant, ces galaxies naines restent intactes, avec une formation d’étoiles vigoureuse et continue, laissant les astronomes perplexes.
“Beaucoup de gens avaient du mal à expliquer comment ces flux de matériel pouvaient être là”, a déclaré Dhanesh Krishnarao, professeur adjoint au Colorado College. « Si ce gaz a été retiré de ces galaxies, comment forment-elles encore des étoiles ?
Une équipe d’astronomes dirigée par Krishnarao a enfin trouvé la réponse, à l’aide des données de
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>NASA[{“attribute=””>NASAdu télescope spatial Hubble et d’un satellite à la retraite appelé Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), ils ont découvert que le système de Magellan est entouré d’une couronne, un bouclier protecteur de gaz chaud suralimenté. Cela enveloppe les deux galaxies, empêchant leurs approvisionnements en gaz d’être siphonnés par la Voie lactée, et leur permettant ainsi de continuer à former de nouvelles étoiles.
Cette découverte, qui vient d’être publiée le 28 septembre dans la revue La nature, aborde un nouvel aspect de l’évolution des galaxies. “Les galaxies s’enveloppent de cocons gazeux, qui agissent comme des boucliers défensifs contre d’autres galaxies”, a déclaré le co-chercheur Andrew Fox du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland.
Il y a plusieurs années, des astronomes avaient prédit l’existence de la couronne. “Nous avons découvert que si nous incluions une couronne dans les simulations des Nuages de Magellan tombant sur la Voie lactée, nous pourrions expliquer la masse de gaz extrait pour la première fois”, a expliqué Elena D’Onghia, co-chercheuse à l’Université de Wisconsin-Madison. “Nous savions que le Grand Nuage de Magellan devait être suffisamment massif pour avoir une couronne.”
Cependant, tout en couvrant une grande partie du ciel austral et s’étendant à plus de 100 000 années-lumière des nuages de Magellan, la couronne est effectivement invisible. En fait, sa cartographie a nécessité un parcours de 30 ans de données archivées pour des mesures appropriées.
Les scientifiques pensent que la couronne d’une galaxie est un vestige du nuage de gaz primordial qui s’est effondré pour former la galaxie il y a des milliards d’années. Bien que des couronnes aient été observées autour de galaxies naines plus éloignées, les astronomes n’avaient jamais été en mesure d’en sonder une avec autant de détails.
“Il y a beaucoup de prédictions à partir de simulations informatiques sur ce à quoi elles devraient ressembler, comment elles devraient interagir sur des milliards d’années, mais d’un point de vue observationnel, nous ne pouvons pas vraiment tester la plupart d’entre elles car les galaxies naines sont généralement trop difficiles à détecter”, a déclaré Krishnarao. Parce qu’ils sont juste à notre porte, les Nuages de Magellan offrent une opportunité fantastique d’étudier comment les galaxies naines interagissent et évoluent.
À la recherche de preuves directes de la couronne de Magellan, l’équipe de recherche a passé au crible les archives Hubble et FUSE pour les observations ultraviolettes de quasars situé à des milliards d’années-lumière derrière lui. Les quasars sont les noyaux extrêmement brillants des galaxies contenant des trous noirs actifs massifs. Bien que les scientifiques aient estimé que bien que la couronne soit trop sombre pour être vue par elle-même, ils pensaient qu’elle devrait être visible comme une sorte de brouillard obscurcissant et absorbant des motifs distincts de lumière vive provenant de quasars en arrière-plan. Les observations de Hubble sur les quasars ont été utilisées dans le passé pour cartographier couronne entourant la galaxie d’Andromède.
Par analyse des modèles en lumière ultraviolette de 28 quasars, les chercheurs ont pu détecter et caractériser la matière entourant le Grand Nuage de Magellan et confirmer l’existence de la couronne. Comme prévu, les spectres des quasars sont empreints des signatures distinctes du carbone, de l’oxygène et du silicium qui composent le halo de particules chaudes.
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>plasma[{“attribute=””>plasma qui entoure la galaxie.
Des spectres ultraviolets extrêmement détaillés étaient nécessaires pour détecter la couronne. “La résolution de Hubble et de FUSE était cruciale pour cette étude”, a expliqué Krishnarao. “Le gaz corona est si diffus qu’il est à peine là.” De plus, il est mélangé à d’autres gaz, y compris les flux extraits des nuages de Magellan et des matériaux provenant de la Voie lactée.
En cartographiant les résultats, l’équipe de recherche a également découvert que la quantité de gaz diminue avec la distance depuis le centre du Grand Nuage de Magellan. “C’est une signature révélatrice parfaite que cette couronne est vraiment là”, a déclaré Krishnarao. “Il s’agit vraiment de cocooner la galaxie et de la protéger.”
Comment une si fine enveloppe de gaz peut-elle protéger une galaxie de la destruction ?
“Tout ce qui tente de passer dans la galaxie doit d’abord traverser ce matériau, afin qu’il puisse absorber une partie de cet impact”, a expliqué Krishnarao. « De plus, le corona est le premier matériau qui peut être extrait. En abandonnant un peu de la couronne, vous protégez le gaz qui se trouve à l’intérieur de la galaxie elle-même et qui est capable de former de nouvelles étoiles.
Référence : “Observations d’une couronne de Magellan” par Dhanesh Krishnarao, Andrew J. Fox, Elena D’Onghia, Bart P. Wakker, Frances H. Cashman, J. Christopher Howk, Scott Lucchini, David M. French et Nicolas Lehner, 28 Septembre 2022, La nature.
DOI : 10.1038/s41586-022-05090-5
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, mène des opérations scientifiques Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie à Washington, DC
La Explorateur spectroscopique ultraviolet lointain (FUSE) était un projet de coopération internationale entre la NASA, l’ASC (Agence spatiale canadienne) et le CNES (Agence spatiale française), et a fonctionné entre 1999 et 2007.
