Les galaxies étaient autrefois considérées comme des îles isolées de l'univers :des amas de matière flottant dans un espace autrement vide. Nous savons maintenant qu'ils sont entourés d'un encore un nuage presque invisible de poussière et de gaz. Les astronomes l'appellent le milieu circumgalactique, ou CGM. La CGM agit comme une usine de recyclage géante, absorbant la matière éjectée par la galaxie et la repoussant plus tard à l'intérieur.

Le télescope dans l'ultraviolet lointain au large du cercle de Rowland de la NASA pour l'imagerie et la spectroscopie, ou FORTIS, La mission étudiera ce processus de recyclage pour aider à régler plusieurs mystères non résolus. Lancement sur une fusée-sonde de la gamme de missiles White Sands au Nouveau-Mexique, FORTIS observera une galaxie proche pour mesurer les gaz que ses étoiles et sa supernova pompent dans le CGM environnant. Ces observations permettront de mieux comprendre comment la matière circule à l'intérieur et à l'extérieur des galaxies, alimentant la formation des étoiles et l'évolution galactique. La fenêtre de lancement de FORTIS s'ouvre le 27 octobre.

Un cas de matière manquante

Les astronomes qui étudient le cycle de vie des galaxies ont lutté avec deux mystères majeurs.

D'abord, construire de nouvelles étoiles, les galaxies ont besoin de carburant - des gaz comme l'hydrogène, hélium, et parfois des éléments plus lourds. Mais de nombreuses galaxies continuent de fabriquer des étoiles bien après que les astronomes aient prédit que leur carburant aurait dû être épuisé. D'où venait le gaz supplémentaire ?

Seconde, les sous-produits des étoiles existantes semblaient manquer. "Comme les étoiles vieillissent, ils polluent leur environnement, " a déclaré Stephan McCandliss, un astrophysicien à l'Université Johns Hopkins et chercheur principal pour FORTIS. "Ils absorbent le matériel autour d'eux et le soufflent tout de suite."

Mais les scientifiques ont découvert que les galaxies remplies d'étoiles n'étaient pas aussi polluées par les métaux - les éléments lourds forgés lorsque les étoiles brûlent - qu'elles auraient dû l'être. Le gaz enrichi en métal entrait et sortait des galaxies, mais personne ne savait comment.

Le centre de recyclage galactique

Les astronomes connaissaient l'existence des CGM, mais la plupart étaient trop sombres et étalés pour être étudiés en détail. Puis, en 2009, le spectrographe Cosmic Origins a été ajouté au télescope spatial Hubble. L'étude de la CGM était désormais ouverte aux affaires.

Deux ans après l'ajout, une étude des CGM de 42 galaxies a révélé qu'elles étaient pleines de métaux gazeux. C'était le stock de métaux, disparu de la galaxie, que les astronomes recherchaient.

Ces gaz enrichis en métaux n'étaient pas simplement là, Soit. Au lieu, le CGM les transmet à la galaxie dans le cadre d'un processus de recyclage continu.

"Le CGM est d'une importance cruciale pour comprendre l'évolution des galaxies, puisqu'il s'agit du dépôt d'une grande partie du combustible de la formation d'étoiles, " a déclaré Scott Porter, un astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland.

La gravité, tirer les gaz du CGM vers le centre galactique, injecte aux galaxies du carburant frais pour fabriquer des étoiles. À la fois, les vents stellaires et les supernova renvoient des métaux dans le CGM, reconstituer l'approvisionnement.

Comment les étoiles et les supernovae polluent

La mission FORTIS quantifiera la quantité de gaz pompée dans le CGM dans le cadre de ce processus de recyclage. Spécifiquement, le télescope mesure les vents des étoiles et des supernovae pour savoir combien de gaz est insufflé dans le CGM et combien vole juste devant lui.

« Si le gaz est éjecté à très grande vitesse, il s'échappera complètement de la galaxie, " a déclaré McCandliss. Les métaux précieux peuvent être tirés à travers le CGM jusqu'à l'espace intergalactique, abandon du processus de recyclage. "Mais s'ils sont éjectés à faible vitesse, ils circuleront et contribueront à enrichir la galaxie."

À cette fin, FORTIS volera haut sur une fusée-sonde, un véhicule spatial suborbital qui se lance dans l'espace pour un aller-retour de 15 minutes avant d'atterrir sur Terre. FORTIS orientera ses instruments vers la galaxie du Triangle, également connu sous le nom de M33, à 2,7 millions d'années-lumière. Le triangle est brillant, avec de nombreuses étoiles récemment formées bénéficiant de forts vents stellaires.

Après environ une minute d'observation de M33, FORTIS se concentrera sur ses amas d'étoiles et de supernovae les plus brillants pour mesurer la vitesse et la composition de leurs vents. « Tout cela nous donnera une idée de la façon dont ce matériau circule et de la quantité qui est déplacée, " a déclaré McCandliss.

Nouvelle technologie, nouvelle science

Comme beaucoup de missions de fusées-sondes, FORTIS poursuivra ces questions scientifiques tout en testant de nouveaux outils. Pour ce vol, FORTIS utilise une matrice de micro-obturateurs de nouvelle génération qui s'appuie sur une conception utilisée pour le télescope spatial James Webb de la NASA. L'instrument mis à jour permettra à FORTIS de mesurer jusqu'à 40 cibles distinctes à la fois, dans des longueurs d'onde de lumière ultraviolette lointaine au-delà de ce que les versions antérieures pouvaient résoudre.

"C'est une nouvelle science rendue possible par les nouvelles technologies, " a déclaré McCandliss. "Nous voulons former notre main-d'œuvre dans des missions plus grandes et meilleures."

La mission FORTIS sera lancée depuis le champ de tir de White Sands au Nouveau-Mexique sur une fusée-sonde Black Brant IX. La trajectoire culmine à une altitude d'environ 155 milles avant de retomber sur Terre pour récupérer. L'équipe s'attend à six minutes de temps d'observation, avec un temps de vol total d'environ 15 minutes. La fenêtre de lancement s'ouvre le 27 octobre à 22h30. MDT.