Crédit :NASA
Pendant des milliards d'années, les plus grandes galaxies satellites de la Voie lactée, les grands et petits nuages de Magellan, ont suivi un voyage périlleux. Orbitant l'un sur l'autre alors qu'ils sont attirés vers notre galaxie d'origine, ils ont commencé à se désagréger, laissant derrière eux des traînées de débris gazeux. Et pourtant, à la grande perplexité des astronomes, ces galaxies naines restent intactes, avec une formation d'étoiles vigoureuse et continue.
"Beaucoup de gens avaient du mal à expliquer comment ces flux de matériel pouvaient être là", a déclaré Dhanesh Krishnarao, professeur adjoint au Colorado College. "Si ce gaz a été retiré de ces galaxies, comment forment-elles encore des étoiles ?"
Avec l'aide des données du télescope spatial Hubble de la NASA et d'un satellite à la retraite appelé Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), une équipe d'astronomes dirigée par Krishnarao a finalement trouvé la réponse :le système de Magellan est entouré d'une couronne, un bouclier protecteur de gaz chaud suralimenté. Cela enveloppe les deux galaxies, empêchant leurs approvisionnements en gaz d'être siphonnés par la Voie lactée, et leur permettant ainsi de continuer à former de nouvelles étoiles.
Cette découverte, qui vient d'être publiée dans Nature , aborde un nouvel aspect de l'évolution des galaxies. "Les galaxies s'enveloppent de cocons gazeux, qui agissent comme des boucliers défensifs contre d'autres galaxies", a déclaré le co-chercheur Andrew Fox du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland.
Les astronomes ont prédit l'existence de la couronne il y a plusieurs années. "Nous avons découvert que si nous incluions une couronne dans les simulations des Nuages de Magellan tombant sur la Voie lactée, nous pourrions expliquer la masse de gaz extrait pour la première fois", a expliqué Elena D'Onghia, co-chercheuse à l'Université de Wisconsin-Madison. "Nous savions que le Grand Nuage de Magellan devait être suffisamment massif pour avoir une couronne."
Mais bien que la couronne s'étende à plus de 100 000 années-lumière des nuages de Magellan et couvre une grande partie du ciel austral, elle est effectivement invisible. Pour le cartographier, il a fallu parcourir 30 ans de données archivées pour des mesures appropriées.
Les chercheurs pensent que la couronne d'une galaxie est un vestige du nuage de gaz primordial qui s'est effondré pour former la galaxie il y a des milliards d'années. Bien que des couronnes aient été observées autour de galaxies naines plus éloignées, les astronomes n'avaient jamais été capables d'en sonder une avec autant de détails.
"Il y a beaucoup de prédictions issues de simulations informatiques sur ce à quoi elles devraient ressembler, comment elles devraient interagir sur des milliards d'années, mais d'un point de vue observationnel, nous ne pouvons pas vraiment tester la plupart d'entre elles car les galaxies naines sont généralement trop difficiles à détecter", a déclaré Krishnarao. Parce qu'ils sont juste à notre porte, les Nuages de Magellan offrent une occasion idéale d'étudier comment les galaxies naines interagissent et évoluent.
À la recherche de preuves directes de la couronne de Magellan, l'équipe a parcouru les archives Hubble et FUSE à la recherche d'observations ultraviolettes de quasars situés à des milliards d'années-lumière derrière elle. Les quasars sont les noyaux extrêmement brillants des galaxies abritant des trous noirs actifs massifs. L'équipe a estimé que bien que la couronne soit trop sombre pour être vue par elle-même, elle devrait être visible comme une sorte de brouillard obscurcissant et absorbant les motifs distincts de lumière vive des quasars en arrière-plan. Les observations de Hubble sur les quasars ont été utilisées dans le passé pour cartographier la couronne entourant la galaxie d'Andromède.
En analysant les modèles de lumière ultraviolette de 28 quasars, l'équipe a pu détecter et caractériser le matériau entourant le Grand Nuage de Magellan et confirmer l'existence de la couronne. Comme prévu, les spectres des quasars portent les signatures distinctes du carbone, de l'oxygène et du silicium qui composent le halo de plasma chaud qui entoure la galaxie.
La capacité de détecter la couronne nécessitait des spectres ultraviolets extrêmement détaillés. "La résolution de Hubble et de FUSE était cruciale pour cette étude", a expliqué Krishnarao. "Le gaz corona est si diffus qu'il est à peine là." De plus, il est mélangé à d'autres gaz, y compris les flux tirés des Nuages de Magellan et des matériaux provenant de la Voie Lactée.
En cartographiant les résultats, l'équipe a également découvert que la quantité de gaz diminue avec la distance depuis le centre du Grand Nuage de Magellan. "C'est une signature révélatrice parfaite que cette couronne est vraiment là", a déclaré Krishnarao. "C'est vraiment cocooner la galaxie et la protéger."
Comment une si fine enveloppe de gaz peut-elle protéger une galaxie de la destruction ?
"Tout ce qui essaie de passer dans la galaxie doit d'abord traverser ce matériau, afin qu'il puisse absorber une partie de cet impact", a expliqué Krishnarao. "De plus, la couronne est le premier matériau qui peut être extrait. En abandonnant un peu de la couronne, vous protégez le gaz qui se trouve à l'intérieur de la galaxie elle-même et qui est capable de former de nouvelles étoiles." Le Magellanic Stream arctique au-dessus de la Voie lactée pourrait être cinq fois plus proche qu'on ne le pensait
