Le XMM-Newton de l'ESA a découvert que le gaz caché dans le halo de la Voie lactée atteint des températures bien plus élevées qu'on ne le pensait auparavant et a une composition chimique différente de celle prévue. défiant notre compréhension de notre maison galactique.

Un halo est une vaste région de gaz, les étoiles et la matière noire invisible entourant une galaxie. C'est un élément clé d'une galaxie, le reliant à un espace intergalactique plus large, et est donc pensé pour jouer un rôle important dans l'évolution galactique.

Jusqu'à maintenant, on pensait que le halo d'une galaxie contenait du gaz chaud à une seule température, avec la température exacte de ce gaz dépendant de la masse de la galaxie.

Cependant, une nouvelle étude utilisant l'observatoire spatial à rayons X XMM-Newton de l'ESA montre désormais que le halo de la Voie lactée contient non pas un mais trois composants différents de gaz chaud, le plus chaud d'entre eux étant un facteur dix plus chaud qu'on ne le pensait auparavant. C'est la première fois que plusieurs composants gazeux structurés de cette manière sont découverts non seulement dans la Voie lactée, mais dans n'importe quelle galaxie.

"Nous pensions que les températures du gaz dans les halos galactiques allaient d'environ 10 000 à un million de degrés, mais il s'avère qu'une partie du gaz dans le halo de la Voie lactée peut atteindre 10 millions de degrés, " dit le sanscrit Das, un étudiant diplômé de l'Ohio State University, NOUS., et auteur principal de la nouvelle étude.

"Alors que nous pensons que le gaz est chauffé à environ un million de degrés lorsqu'une galaxie se forme initialement, nous ne savons pas comment ce composant est devenu si chaud. Cela peut être dû aux vents émanant du disque d'étoiles dans la Voie lactée."

L'étude a utilisé une combinaison de deux instruments à bord de XMM-Newton :le spectromètre à réseau de réflexion (RGS) et la caméra européenne d'imagerie photonique (EPIC). EPIC a été utilisé pour étudier la lumière émise par le halo, et RGS pour étudier comment le halo affecte et absorbe la lumière qui le traverse.

Pour sonder le halo de la Voie Lactée en absorption, Sanskriti et ses collègues ont observé un objet connu sous le nom de blazar :le très actif, noyau énergétique d'une galaxie lointaine qui émet d'intenses faisceaux de lumière.

Ayant parcouru près de cinq milliards d'années-lumière à travers le cosmos, la lumière des rayons X de ce blazar a également traversé le halo de notre galaxie avant d'atteindre les détecteurs de XMM-Newton, et détient ainsi des indices sur les propriétés de cette région gazeuse.

Contrairement aux précédentes études aux rayons X du halo de la Voie lactée, qui durent normalement un jour ou deux, l'équipe a effectué des observations sur une période de trois semaines, leur permettant de détecter des signaux qui sont généralement trop faibles pour être vus.

« Nous avons analysé la lumière du blazar et nous nous sommes concentrés sur ses signatures spectrales individuelles :les caractéristiques de la lumière qui peuvent nous renseigner sur le matériau qu'elle a traversé sur son chemin jusqu'à nous, " a déclaré le co-auteur Smita Mathur, également de l'Ohio State University, et le conseiller du sanskriti.

"Il y a des signatures spécifiques qui n'existent qu'à des températures spécifiques, nous avons donc pu déterminer à quel point le gaz du halo devait être chaud pour affecter la lumière du blazar comme il l'a fait. »

Le halo chaud de la Voie lactée est également considérablement amélioré avec des éléments plus lourds que l'hélium, qui sont généralement produits dans les dernières étapes de la vie d'une étoile. Cela indique que le halo a reçu du matériel créé par certaines étoiles au cours de leur vie et de leurs étapes finales, et jetés dans l'espace alors qu'ils meurent.

"Jusqu'à maintenant, les scientifiques ont principalement cherché de l'oxygène, car il est abondant et donc plus facile à trouver que d'autres éléments, " a ajouté le sanskriti. " Notre étude était plus détaillée :nous avons examiné non seulement l'oxygène mais aussi l'azote, néon et fer, et j'ai trouvé des résultats extrêmement intéressants."

Les scientifiques s'attendent à ce que le halo contienne des éléments dans des proportions similaires à ceux observés dans le Soleil. Cependant, Sanskriti et ses collègues ont remarqué moins de fer dans le halo que prévu, indiquant que le halo a été enrichi par des étoiles massives mourantes, et aussi moins d'oxygène, probablement en raison de l'absorption de cet élément par des particules poussiéreuses dans le halo. "C'est vraiment excitant, c'était complètement inattendu, et nous dit que nous avons beaucoup à apprendre sur la façon dont la Voie lactée a évolué pour devenir la galaxie qu'elle est aujourd'hui, " ajoute le sanscrit.

Le composant de gaz chaud nouvellement découvert a également des implications plus larges qui affectent notre compréhension globale du cosmos. Notre galaxie contient beaucoup moins de masse que ce à quoi nous nous attendons :c'est ce qu'on appelle le "problème de la matière manquante, " en ce que ce que nous observons ne correspond pas aux prédictions théoriques.

De sa cartographie à long terme du cosmos, Le vaisseau spatial Planck de l'ESA a prédit qu'un peu moins de 5% de la masse de l'Univers devrait exister sous la forme de matière "normale", le genre qui compose les étoiles, galactique, planètes, etc.

"Toutefois, quand on additionne tout ce qu'on voit, notre chiffre est loin de cette prédiction, " a ajouté le co-auteur Fabrizio Nicastro de l'Osservatorio Astronomico di Roma-INAF, Italie, et le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, États-Unis. « Alors, où est le reste ? Certains suggèrent qu'il pourrait se cacher dans les halos étendus et massifs qui entourent les galaxies, rendant notre découverte vraiment excitante."

Comme cette composante chaude du halo de la Voie lactée n'a jamais été vue auparavant, il a peut-être été négligé dans les analyses précédentes et peut donc contenir une grande partie de cette matière « manquante ».

"Ces observations fournissent de nouvelles informations sur l'histoire thermique et chimique de la Voie lactée et de son halo, et remettre en question nos connaissances sur la formation et l'évolution des galaxies, " a déclaré Norbert Schartel, scientifique du projet ESA XMM.

"L'étude a examiné le halo le long d'une ligne de vue - celle vers le blazar - il sera donc extrêmement excitant de voir les futures recherches s'étendre sur ce sujet."