Représentation en fausses couleurs de l'émission radio dans la Voie lactée du sondage THOR à une longueur d'onde d'environ 21 cm. La bande supérieure (continuum 1,4 GHz) montre l'émission de différentes sources, tandis que les bandes inférieures montrent la distribution de l'hydrogène atomique. Crédit :Y. Wang/MPIA
Une équipe de recherche internationale, avec une participation significative des astronomes du Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), a acquis des informations importantes sur l'origine du matériau dans les bras spiraux de la Voie lactée, à partir de laquelle de nouvelles étoiles sont finalement formées. En analysant les propriétés du champ magnétique galactique, ils ont pu montrer que le milieu dilué dit chaud ionisé (WIM), dans laquelle la Voie Lactée est incrustée, se condense près d'un bras spiral. En refroidissant progressivement, il sert d'approvisionnement en gaz et en poussière plus froids qui alimentent la formation des étoiles.
La Voie lactée est une galaxie spirale, une île d'étoiles en forme de disque dans le cosmos, dans laquelle les étoiles les plus brillantes et les plus jeunes se regroupent en bras spiraux. Là, ils se forment à partir du milieu interstellaire dense (ISM), qui se compose de gaz (en particulier d'hydrogène) et de poussières (grains microscopiques à forte abondance de carbone et de silicium). Pour que de nouvelles étoiles se forment en continu, le matériau doit être constamment rincé dans les bras hélicoïdaux pour reconstituer l'alimentation en gaz et en poussière.
Un groupe d'astronomes de l'Université de Calgary au Canada, le Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) à Heidelberg et d'autres instituts de recherche ont maintenant pu montrer que l'approvisionnement provient d'une composante beaucoup plus chaude de l'ISM, qui enveloppe généralement toute la Voie lactée. Le WIM a une température moyenne de 10, 000 degrés. Le rayonnement à haute énergie des étoiles chaudes provoque une grande ionisation du gaz hydrogène du WIM. Les résultats suggèrent que le WIM se condense dans une zone étroite près d'un bras en spirale et s'y écoule progressivement tout en se refroidissant.
Segment du sondage THOR près du bras Sagittaire de la Voie lactée. Les croix indiquent la position des sources d'émission radio polarisée. Leurs tailles correspondent à l'amplitude de l'effet de rotation Faraday. Les signaux les plus forts ont été mesurés dans une bande plutôt discrète à droite des objets lumineux au milieu de l'image. Les sources radio puissantes indiquent la position du bras spiral. Crédit :J. Stil/Université de Calgary/MPIA
Les scientifiques ont découvert le WIM dense en mesurant la rotation dite de Faraday, un effet nommé d'après le physicien anglais Michael Faraday. Il s'agit de changer l'orientation des émissions radio polarisées linéairement lorsqu'elles traversent un plasma (gaz ionisé) traversé par un champ magnétique. On parle de rayonnement polarisé lorsque le champ électrique oscille dans un seul plan. La lumière ordinaire n'est pas polarisée. L'amplitude du changement de polarisation dépend également de la longueur d'onde observée.
Dans la présente étude, récemment publié dans Les lettres du journal astrophysique , les astronomes ont pu détecter un signal exceptionnellement fort dans une zone plutôt discrète de la Voie lactée, qui est situé directement sur le côté du bras Sagittaire de la Voie Lactée face au Centre Galactique. Le bras spiral lui-même se démarque dans les données d'imagerie en raison des fortes émissions radio générées par les étoiles chaudes intégrées et les restes de supernova. Cependant, les astronomes ont trouvé le plus fort changement de polarisation en dehors de cette zone proéminente. Ils en concluent que l'augmentation de la rotation de Faraday ne trouve pas son origine dans cette partie active du bras spiral. Au lieu, il provient du WIM condensé, lequel, comme le champ magnétique, appartient à une composante moins évidente du bras spiral.
Illustration de lignes de visée sélectionnées dans la Voie lactée, qui couvre approximativement la zone à l'étude. L'étoile indique l'emplacement de la Terre. L'arc vert indique l'emplacement présumé du milieu interstellaire chaud condensé (WIM). La ligne de visée blanche qui traverse cette zone sur la plus longue distance correspond à la position avec l'effet le plus fort de la rotation de Faraday. La ligne de visée orange traverse le WIM sur des distances plus courtes et observe ainsi un effet plus faible. Les plus petites contributions proviennent des lignes de visée à l'extérieur (vert) et à l'intérieur du bras spiral (jaune). Crédit :MPIA
L'analyse est basée sur l'enquête THOR (The HI/OH Recombination Line Survey of the Milky Way), qui est menée au MPIA depuis plusieurs années et dans laquelle une large zone de la Voie lactée est observée à plusieurs longueurs d'onde radio. Les sources radio polarisées telles que les quasars lointains ou les étoiles à neutrons servent de « sondes » pour déterminer la rotation de Faraday. Cela permet aux astronomes non seulement de détecter les champs magnétiques autrement difficiles à mesurer dans la Voie lactée, mais aussi d'étudier la structure et les propriétés du gaz chaud. "Nous avons été très surpris par le signal fort dans un quartier plutôt calme de la Voie Lactée, " dit Henrik Beuther de MPIA, qui dirige le projet THOR. "Ces résultats nous montrent qu'il reste encore beaucoup à découvrir dans l'étude de la structure et de la dynamique de la Voie lactée."
