Les scientifiques ont repéré une caractéristique auparavant non reconnue de notre galaxie de la Voie lactée :un contingent de jeunes étoiles et de nuages ​​de gaz en formation d'étoiles dépasse de l'un des bras spiraux de la Voie lactée comme un éclat sortant d'une planche de bois. En s'étirant 3, 000 années-lumière, c'est la première structure majeure identifiée avec une orientation si radicalement différente de celle du bras.

Les astronomes ont une idée approximative de la taille et de la forme des bras de la Voie lactée, mais beaucoup reste inconnu :ils ne peuvent pas voir la structure complète de notre galaxie d'origine parce que la Terre est à l'intérieur. C'est comme se tenir au milieu de Times Square et essayer de dessiner une carte de l'île de Manhattan. Pourriez-vous mesurer les distances avec suffisamment de précision pour savoir si deux bâtiments se trouvaient dans le même pâté de maisons ou à quelques rues l'un de l'autre ? Et comment pourriez-vous espérer voir jusqu'à la pointe de l'île avec tant de choses sur votre chemin ?

Pour apprendre plus, les auteurs de la nouvelle étude se sont concentrés sur une partie proche de l'un des bras de la galaxie, appelé le bras du Sagittaire. En utilisant le télescope spatial Spitzer de la NASA avant sa retraite en janvier 2020, ils cherchaient des étoiles nouveau-nées, niché dans les nuages ​​de gaz et de poussière (appelés nébuleuses) où ils se forment. Spitzer détecte la lumière infrarouge qui peut pénétrer ces nuages, tandis que la lumière visible (le genre que les yeux humains peuvent voir) est bloquée.

On pense que les jeunes étoiles et nébuleuses s'alignent étroitement avec la forme des bras dans lesquels elles résident. Pour obtenir une vue 3D du segment du bras, les scientifiques ont utilisé les dernières données de la mission Gaia de l'ESA (Agence spatiale européenne) pour mesurer les distances précises jusqu'aux étoiles. Les données combinées ont révélé que la longue, La structure mince associée au bras du Sagittaire est constituée de jeunes étoiles se déplaçant à peu près à la même vitesse et dans la même direction à travers l'espace.

"Une propriété clé des bras spiraux est la force avec laquelle ils s'enroulent autour d'une galaxie, " a déclaré Michael Kuhn, un astrophysicien à Caltech et auteur principal du nouvel article. Cette caractéristique est mesurée par l'angle d'inclinaison du bras. Un cercle a un angle de tangage de 0 degrés, et comme la spirale devient plus ouverte, l'angle de tangage augmente. "La plupart des modèles de la Voie lactée suggèrent que le bras du Sagittaire forme une spirale qui a un angle de tangage d'environ 12 degrés, mais la structure que nous avons examinée se démarque vraiment à un angle de près de 60 degrés."

Des structures similaires – parfois appelées éperons ou plumes – se trouvent couramment sur les bras d'autres galaxies spirales. Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé si les bras spiraux de notre Voie lactée étaient également parsemés de ces structures ou s'ils étaient relativement lisses.

Mesurer la Voie Lactée

La caractéristique nouvellement découverte contient quatre nébuleuses connues pour leur beauté à couper le souffle :la nébuleuse de l'Aigle (qui contient les piliers de la création), la nébuleuse Oméga, la nébuleuse trifide, et la nébuleuse de la lagune. Dans les années 1950, une équipe d'astronomes a effectué des mesures approximatives de distance à certaines des étoiles de ces nébuleuses et a pu déduire l'existence du bras du Sagittaire. Leurs travaux ont fourni certaines des premières preuves de la structure en spirale de notre galaxie.

"Les distances sont parmi les choses les plus difficiles à mesurer en astronomie, " a déclaré le co-auteur Alberto Krone-Martins, astrophysicien et maître de conférences en informatique à l'Université de Californie, Irvine et membre du Consortium de traitement et d'analyse de données Gaia (DPAC). "Ce n'est que le récent, des mesures de distance directes de Gaia qui rendent la géométrie de cette nouvelle structure si apparente."

Dans la nouvelle étude, les chercheurs se sont également appuyés sur un catalogue de plus de cent mille étoiles nouveau-nées découvertes par Spitzer dans une étude de la galaxie appelée Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

« Quand nous rassemblons les données Gaia et Spitzer et que nous voyons enfin cela détaillé, carte en trois dimensions, nous pouvons voir qu'il y a pas mal de complexité dans cette région qui n'était tout simplement pas apparente auparavant, " a déclaré Kuhn.

Les astronomes ne comprennent pas encore complètement ce qui provoque la formation de bras spiraux dans des galaxies comme la nôtre. Même si nous ne pouvons pas voir la structure complète de la Voie Lactée, la capacité de mesurer le mouvement d'étoiles individuelles est utile pour comprendre ce phénomène :les étoiles de la structure nouvellement découverte se sont probablement formées à peu près au même moment, dans la même zone générale, et ont été uniquement influencés par les forces agissant dans la galaxie, y compris la gravité et le cisaillement dus à la rotation de la galaxie.

"Finalement, cela rappelle qu'il existe de nombreuses incertitudes sur la structure à grande échelle de la Voie lactée, et nous devons examiner les détails si nous voulons comprendre cette image plus large, " a déclaré l'un des co-auteurs de l'article, Robert Benjamin, un astrophysicien à l'Université du Wisconsin-Whitewater et un chercheur principal de l'enquête GLIMPSE. "Cette structure est un petit morceau de la Voie Lactée, mais cela pourrait nous dire quelque chose d'important sur la Galaxie dans son ensemble."

L'étude a été publiée dans Astronomie &Astrophysique .