Cette illustration envisage le recyclage du gaz de la Voie lactée au-dessus et au-dessous de son disque stellaire. Hubble observe les nuages de gaz invisibles monter et descendre avec son instrument sensible Cosmic Origins Spectrograph (COS). La signature spectroscopique de la lumière des quasars de fond brillant à travers les nuages donne des informations sur leur mouvement. La lumière du quasar est décalée vers le rouge dans les nuages qui s'élèvent et s'éloignent du plan galactique, tandis que la lumière du quasar passant à travers le gaz et redescendant apparaît décalée vers le bleu. Cette différenciation permet à Hubble d'effectuer un audit précis du gaz sortant et entrant dans le halo occupé de la Voie lactée, révélant un excédent inattendu et jusqu'à présent inexpliqué de gaz entrant. Crédit :NASA, ESA, et D. Joueur (STScI)
Notre Voie Lactée est une galaxie frugale. Les supernovas et les vents stellaires violents soufflent du gaz hors du disque galactique, mais ce gaz retombe sur la galaxie pour former de nouvelles générations d'étoiles. Dans un effort ambitieux pour effectuer une comptabilité complète de ce processus de recyclage, les astronomes ont été surpris de trouver un surplus de gaz entrant.
"Nous nous attendions à trouver les livres de la Voie Lactée équilibrés, avec un équilibre d'entrée et de sortie de gaz, mais 10 ans de données ultraviolettes de Hubble ont montré qu'il y a plus d'entrées que de sorties, " a déclaré l'astronome Andrew Fox du Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, auteur principal de l'étude qui sera publiée dans The Journal d'astrophysique .
Fox a dit que, pour l'instant, la source de l'excès de gaz entrant reste un mystère.
Une explication possible est que du nouveau gaz pourrait provenir du milieu intergalactique. Mais Fox soupçonne la Voie lactée de piller également les "comptes bancaires" de gaz de ses petites galaxies satellites, utilisant son attraction gravitationnelle considérablement plus grande pour siphonner leurs ressources. En outre, cette enquête, à l'échelle de la galaxie, n'a regardé que le gaz froid, et le gaz plus chaud pourrait jouer un rôle, trop.
La nouvelle étude rapporte les meilleures mesures à ce jour pour la vitesse à laquelle le gaz entre et sort de la Voie lactée. Avant cette étude, les astronomes savaient que les réserves de gaz galactique sont reconstituées par les flux entrants et épuisées par les flux sortants, mais ils ne connaissaient pas les quantités relatives de gaz entrant par rapport à la sortie. L'équilibre entre ces deux processus est important car il régule la formation de nouvelles générations d'étoiles et de planètes.
Les astronomes ont réalisé cette enquête en collectant des observations d'archives du spectrographe des origines cosmiques (COS) de Hubble, qui a été installé sur le télescope par les astronautes en 2009 lors de sa dernière mission d'entretien. Les chercheurs ont passé au peigne fin les archives de Hubble, analysant 200 observations ultraviolettes passées du halo diffus qui entoure le disque de notre galaxie. La valeur de la décennie de données ultraviolettes détaillées a fourni un aperçu sans précédent du flux de gaz à travers la galaxie et a permis le premier inventaire à l'échelle de la galaxie. Les nuages de gaz du halo galactique ne sont détectables qu'en lumière ultraviolette, et Hubble est spécialisé dans la collecte de données détaillées sur l'univers ultraviolet.
"Les observations originales de Hubble COS ont été prises pour étudier l'univers bien au-delà de notre galaxie, mais nous sommes retournés vers eux et avons analysé le gaz de la Voie Lactée au premier plan. C'est grâce aux archives de Hubble que nous pouvons utiliser les mêmes observations pour étudier à la fois l'univers proche et l'univers plus lointain. La résolution de Hubble nous permet d'étudier simultanément les objets célestes locaux et distants, " a noté Rongmon Bordoloi de la North Carolina State University à Raleigh, Caroline du Nord, un co-auteur sur le papier.
Parce que les nuages de gaz de la galaxie sont invisibles, L'équipe de Fox a utilisé la lumière des quasars d'arrière-plan pour détecter ces nuages et leur mouvement. Quasars, les noyaux de galaxies actives alimentés par des trous noirs bien nourris, brillent comme des phares brillants à travers des milliards d'années-lumière. Lorsque la lumière du quasar atteint la Voie lactée, il traverse les nuages invisibles.
Le gaz dans les nuages absorbe certaines fréquences de lumière, laissant des empreintes digitales révélatrices dans la lumière du quasar. Fox singled out the fingerprint of silicon and used it to trace the gas around the Milky Way. Outflowing and inflowing gas clouds were distinguished by the Doppler shift of the light passing through them—approaching clouds are bluer, and receding clouds are redder.
Actuellement, the Milky Way is the only galaxy for which we have enough data to provide such a full accounting of gas inflow and outflow.
"Studying our own galaxy in detail provides the basis for understanding galaxies across the universe, and we have realized that our galaxy is more complicated than we imagined, " said Philipp Richter of the University of Potsdam in Germany, another co-author on the study.
Future studies will explore the source of the inflowing gas surplus, as well as whether other large galaxies behave similarly. Fox noted that there are now enough COS observations to conduct an audit of the Andromeda galaxy (M31), the closest large galaxy to the Milky Way.
