Le champ magnétique galactique joue un rôle important dans l'évolution de la galaxie, mais son comportement à petite échelle est encore mal connu. On ne sait pas non plus s'il imprègne ou non le halo de la galaxie. En utilisant des observations de pulsars dans le halo amas globulaire 47 Tuc, une équipe de recherche internationale dirigée par Federico Abbate de l'Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, Allemagne qui a commencé ce travail à l'Université de Milano Bicocca et INAF-Observatoire astronomique de Cagliari, pourrait sonder le champ magnétique galactique à des échelles de quelques années-lumière pour la première fois. Ils ont découvert un champ magnétique fort inattendu dans la direction de l'amas. Ce champ magnétique pointe perpendiculairement au disque galactique et pourrait s'expliquer par une interaction avec le vent galactique. Il s'agit d'un écoulement magnétisé qui s'étend du disque galactique dans le halo environnant et son existence n'a jamais été prouvée auparavant.

Les résultats sont publiés dans le numéro de cette semaine de Astronomie de la nature .

47 Tucanae, ou 47 Tuc comme on l'appelle habituellement, est un amas globulaire spectaculaire visible à l'œil nu dans la constellation "Tucana" dans le ciel austral proche du Petit Nuage de Magellan. Le premier pulsar de cet amas a été découvert en 1990 avec le radiotélescope Parkes de 64 m en Australie, et bientôt plus ont été trouvés avec le même télescope. Actuellement, il y a 25 pulsars connus dans 47 Tuc. Pour cette raison, cet amas globulaire très bien étudié est également devenu l'un des plus importants pour les astronomes du pulsar.

Les pulsars sont des sources périodiques qui permettent aux astronomes de mesurer la mesure dite de dispersion qui est un retard du temps d'arrivée des impulsions individuelles à différentes fréquences. Ce retard est proportionnel à la densité d'électrons libres le long du trajet du pulsar à la Terre. "En 2001, nous avons remarqué que les pulsars de l'autre côté de l'amas avaient une mesure de dispersion plus élevée que ceux du côté proche, ce qui impliquait la présence de gaz dans le cluster, ", explique Paulo Freire de l'Institut Max Planck de radioastronomie (MPIfR) qui a dirigé un certain nombre de projets de recherche sur 47 Tuc.

Ce qui rend 47 Tuc encore plus intéressant, c'est que le cluster est à une distance d'environ 15, 000 années-lumière, situé dans une zone relativement calme du halo galactique. Le halo entoure le disque galactique et héberge très peu d'étoiles et de très petites quantités de gaz. "Les pulsars de cet amas peuvent nous donner un aperçu unique et sans précédent de la géométrie à grande échelle du champ magnétique dans le halo galactique." dit Federico Abbate, auteur principal de l'article et travaille maintenant au MPIfR, qui a effectué l'analyse au cours de son doctorat. à l'Université de Milano-Bicocca et à l'INAF—Observatoire astronomique de Cagliari.

Comprendre la géométrie et la force des champs magnétiques galactiques est essentiel pour dessiner une image complète de la galaxie. Les champs magnétiques peuvent affecter la formation des étoiles, réguler la propagation des particules de haute énergie et aider à établir la présence d'un écoulement de gaz à l'échelle galactique du disque vers le halo environnant. Malgré leur importance, la géométrie à grande échelle des champs magnétiques dans le halo galactique n'est pas entièrement connue.

Les champs magnétiques ne sont pas observables directement, mais les scientifiques utilisent les effets qu'ils ont sur le plasma de faible densité qui imprègne le disque galactique. Dans ce plasma, les électrons sont séparés des noyaux atomiques et ils se comportent comme de petits aimants. Les électrons sont attirés par le champ magnétique et sont forcés d'orbiter autour des lignes de champ magnétique, émettant un rayonnement connu sous le nom de rayonnement synchrotron. En plus d'émettre leur propre rayonnement, les électrons libres laissent également une signature particulière sur le rayonnement polarisé qui traverse le plasma. Le champ électromagnétique du rayonnement polarisé oscille toujours dans la même direction et les électrons dans un milieu magnétisé tourneront dans cette direction de différentes quantités à différentes fréquences. Cet effet est appelé rotation de Faraday et n'est mesurable qu'aux fréquences radio.

Les observations d'émission radio polarisée fonctionnent bien pour contraindre le champ magnétique dans le disque galactique où le plasma est suffisamment dense. Dans le halo galactique, cependant, la densité du plasma est trop faible pour observer directement les effets. Pour cette raison, la géométrie et la force du champ magnétique dans le halo sont inconnues et les modèles prédisent qu'il pourrait être parallèle ou perpendiculaire au disque. La présence d'un écoulement magnétisé du disque vers le halo a été suggérée à la suite d'observations dans d'autres galaxies. Cela peut aussi expliquer l'émission diffuse de rayons X dans la galaxie.

Observations récentes des pulsars à 47 Tuc, également joué avec le radiotélescope Parkes en Australie, ont pu mesurer leur émission radio polarisée et leur rotation de Faraday. Ceux-ci révèlent la présence d'un champ magnétique dans l'amas globulaire qui est étonnamment fort - si fort, En réalité, qu'il ne peut pas être maintenu par l'amas globulaire lui-même mais nécessite une source externe située dans le halo galactique. La direction du champ magnétique est compatible avec celle du vent galactique, perpendiculaire au disque galactique. L'interaction du vent galactique et de l'amas forme un choc qui amplifie le champ magnétique aux valeurs observées.

Ce travail révèle une nouvelle technique pour étudier le champ magnétique dans le halo galactique. Cet amas est une cible idéale pour les observations avec le radiotélescope innovant MeerKAT en Afrique du Sud. "Dans le futur proche, le télescope MeerKAT va grandement améliorer les mesures de polarisation et peut-être non seulement confirmer la présence du vent galactique mais aussi contraindre ses propriétés, ", déclare Andrea Possenti de l'INAF—Observatoire astronomique de Cagliari qui est impliqué dans les efforts des pulsars d'amas globulaires avec MeerKAT avec le MPIfR. De plus, ce puissant télescope en particulier avec son développement ultérieur vers le Square Kilometer Array (SKA) a la capacité d'observer d'autres amas globulaires dans le halo et de corroborer les résultats.