En combinant deux des radiotélescopes les plus puissants de la Terre, une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) à Bonn, a créé les cartes les plus sensibles de l'émission radio de grandes parties du plan nord-galactique jusqu'à présent. Les données ont été prises avec le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique dans deux configurations différentes et le télescope Effelsberg de 100 m près de Bonn. Ceci fournit pour la première fois un relevé radio couvrant toutes les échelles angulaires jusqu'à 1,5 seconde d'arc, la taille apparente d'une balle de tennis gisant sur le sol et vue d'un avion en vol. Contrairement aux sondages précédents, GLOSTAR a observé non seulement le continuum radio dans la gamme de fréquences de 4 à 8 GHz en pleine polarisation, mais simultanément aussi des raies spectrales qui tracent le gaz moléculaire (issu du méthanol et du formaldéhyde) et le gaz atomique via des raies de radio recombinaison.

Un aperçu et les premiers résultats sont publiés dans une série de quatre articles connexes dans Astronomie &Astrophysique .

Le projet Global View on Star formation in the Milky Way (GLOSTAR) fournit les cartes les plus sensibles de l'émission radio de grandes parties du plan nord-galactique à ce jour, prise avec le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique dans deux configurations différentes et le radiotélescope Effelsberg de 100 m de MPIfR. L'ensemble passionnant de nouvelles données est maintenant utilisé pour étudier le milieu interstellaire de la Voie lactée ainsi que les étoiles massives dans leur enfance et leur mort. Peu de temps après le 50e anniversaire du radiotélescope Effelsberg, une série d'articles basés sur les données GLOSTAR ont maintenant été publiés par Astronomie &Astrophysique .

Alors qu'un interféromètre comme le VLA peut produire des images très nettes du ciel, l'émission à grande échelle est souvent perdue. Cependant, l'émission radio diffuse peut être récupérée en ajoutant les données du télescope Effelsberg de 100 m, comme le montre la figure 1. "Cela démontre clairement que le télescope Effelberg est toujours très crucial, même après 50 ans de fonctionnement", dit Andreas Brunthaler, auteur principal du premier article qui donne un aperçu de l'enquête et décrit les techniques difficiles de réduction des données impliquées. Pour cartographier les 145 degrés carrés complets de l'enquête, l'équipe a dû combiner des images plus petites de près de 50, 000 postes différents. "Nous avions besoin d'environ 700 heures de temps d'observation sur le VLA, qui a généré près de 40 téraoctets de données brutes", explique Sergio Dzib, qui a dirigé les efforts d'étalonnage des données VLA. Alors que la partie Effelsberg de l'enquête est en cours, les données de l'enquête sont déjà utilisées pour une science nouvelle et passionnante.

Les études précédentes n'ont détecté qu'environ 30 % du nombre attendu de restes de supernova dans la Voie lactée. Grâce à la sensibilité sans précédent du sondage GLOSTAR, il a été possible de trouver 80 nouveaux candidats dans les seules données VLA, doubler le nombre dans la zone observée. Avec l'ajout des données Effelsberg, ce nombre devrait augmenter. "C'est une étape importante pour résoudre ce mystère de longue date des restes de supernova manquants", explique Rohit Dokara, doctorant au MPIfR et auteur principal du second article.

Avec les résultats passionnants des levés de longueur d'onde sous-mm et infrarouge lointain depuis le sol et l'espace, les amas de poussières massives et froides à partir desquels se forment des amas massifs sont maintenant détectés à l'échelle de la galaxie. En complément de ces enquêtes, l'enquête GLOSTAR fournit des images très puissantes et complètes de, les deux, les traceurs ionisés et moléculaires de la formation des étoiles dans le plan galactique.

L'enquête couvre également le complexe de formation d'étoiles Cygnus X situé à proximité. Ici, de nouvelles sources avec une émission maser de méthanol à 6,7 GHz ont été détectées. "La raie 6,7 GHz du méthanol se trouve exclusivement dans les régions où se forment des étoiles très massives d'au moins 8 masses solaires", dit Karl Menten, directeur au MPIfR, l'initiateur de GLOSTAR. Il a découvert ce maser au méthanol, la deuxième raie spectrale de longueur d'onde radio la plus forte, pour la première fois dans le milieu interstellaire il y a exactement 30 ans. Alors que tous les masers à méthanol du complexe Cygnus X sont associés à des émissions de poussière, moins de la moitié des sources sont également détectées dans le continuum radio.

"Ces masers sont des panneaux indicateurs pour les étoiles à un stade évolutif très précoce, avant même qu'une émission radio détectable puisse être vue", explique Gisela Ortiz-León du MPIfR, qui dirige l'étude de la région Cygnus X. L'identification de véritables étoiles "proto" massives est depuis longtemps un objectif de recherche sur la formation d'étoiles.

Alors que la lumière optique est fortement absorbée par la poussière interstellaire, les ondes radio permettent de jeter un coup d'œil dans les régions les plus centrales de la Voie lactée. En recherchant la nouvelle carte du continuum observée avec le VLA vers le Centre Galactique pour l'émission radio associée à de jeunes objets stellaires potentiels à partir d'un catalogue récemment publié, permet de mieux comprendre leur stade évolutif. "Alors que l'on retrouve des émissions radio pour bon nombre d'entre eux, de nombreux objets manquent d'homologues radio et d'émission de poussière, suggérant qu'ils sont plus évolués et ont déjà dispersé leurs nuages ​​natals", rapporte Hans Nguyen, un autre doctorant au MPIfR, qui dirige l'étude sur ces jeunes objets stellaires. Les sources radio associées permettent des contraintes supplémentaires sur le taux de formation d'étoiles dans le Centre Galactique.

Cataloguer le grand nombre de sources est également un défi. Le nombre de sources attendu dans les images GLOSTAR complètes est de quelques dizaines de milliers de sources de nature différente. "Il y a près de 100 sources pour chaque degré carré et nous utilisons toutes les informations disponibles pour les classer", explique Sac Medina, co-auteur des quatre articles et ancien doctorant au MPIfR, qui a dirigé le premier document du catalogue source et prépare actuellement le catalogue des images complètes de la configuration D de GLOSTAR.

Depuis ses tout débuts, le MPIfR a mené de nombreux relevés approfondis du ciel radio, la plupart à des longueurs d'onde plus longues. Le relevé GLOSTAR est le premier relevé dans le régime 4-8 GHz qui peut rivaliser avec les relevés IR spatiaux en termes d'échelles spatiales et de gammes dynamiques et fournira donc un ensemble de données unique avec une véritable valeur patrimoniale pour une perspective globale sur la formation d'étoiles dans notre Galaxie.

GLOSTAR, le Global View on Star formation in the Milky Way Survey utilise les récepteurs à large bande (4-8 GHz) en bande C du VLA et du radiotélescope Effelsberg à 100 m pour effectuer un levé impartial afin de caractériser les régions de formation d'étoiles dans la Voie lactée . Cette étude du plan médian galactique détecte des traceurs révélateurs des premières phases de la formation d'étoiles de grande masse :compact, régions HII ultra- et hyper-compactes, et des masers méthanol (CH3OH) 6,7 GHz, qui retracent certaines des premières étapes de l'évolution de la formation des étoiles de grande masse et peuvent être utilisées pour localiser les positions de très jeunes objets stellaires, beaucoup d'entre eux sont encore profondément ancrés dans leur matériel natal. Les observations se concentrent à 5,8 GHz et couvrent également les émissions du formaldéhyde à 4,8 GHz (H2CO) et de plusieurs lignes de recombinaison radio (RRL), qui seront tous présentés dans de futures publications. Les observations GLOSTAR ont été faites avec les configurations VLA B et D et le télescope Effelsberg de 100 m pour la structure à grande échelle.