Figure de gauche :Images mosaïquées de SOFIA (154 microns en rouge), Herschel (70 microns en vert) et Spitzer (24 microns en bleu). Figure de droite :les flux de champ magnétique sont sur l'image infrarouge lointain SOFIA (154 micons). Crédit :Institut SETI
De nouvelles recherches ont détecté une forte polarisation d'un jeune vestige de supernova. Il a fourni des preuves indépendantes et solides que la poussière cosmique de l'univers primitif s'est formée dans les supernovae. S'il est vrai que les supernovae éjectent et détruisent la poussière cosmique, les observations infrarouges suggèrent maintenant que la poussière s'est formée à un stade précoce d'une supernova. SOFIA HAWC+ (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy High-Resolution Airborne Wideband Camera Plus) Les observations en bande D du rémanent de jeune supernova (SNR) Cassiopée A (Cas A) montrent une polarisation élevée au niveau de 5 à 30 %. Cette polarisation indique :
Le Dr Jeonghee Rho, chercheur à l'Institut SETI et auteur principal de cette recherche, a déclaré que l'émission de poussière polarisée appartient au SNR Cas A et n'est pas une émission interstellaire aléatoire. L'étude des émissions dans l'infrarouge lointain est délicate car elle est omniprésente dans le ciel. Rechercher les émissions associées aux supernovae équivaut à trouver une aiguille dans la botte de foin. Les observations de polarisation apportent un nouvel éclairage à ce sujet.
La recherche est une collaboration avec l'étudiant diplômé, M. Aravind Ravi, et d'autres scientifiques de l'Université du Texas, Arlington, et des collaborateurs sont à l'Université du Collège de Londres et à l'Université de Cardiff au Royaume-Uni, à l'Université de Gand en Belgique, à l'Institut Max Planck de Allemagne et l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales en Corée du Sud.
Les directions du champ magnétique sont affichées sur l'image infrarouge lointain SOFIA (154 micons) à l'aide de la caméra large bande aéroportée haute résolution Plus (HAWC+) à bord de SOFIA. L'intensité du champ magnétique dans Cas A est très forte, 100 milli-Gauss déduite par les mesures de polarisation. La polarisation est relativement faible là où l'émission infrarouge lointain est plus forte (en marron). Crédit :Institut SETI
Cassiopée A est un SNR relativement jeune situé dans la constellation de Cassiopée et à environ 11 000 années-lumière de la Terre, et sa lumière a probablement atteint la Terre pour la première fois vers 1671 après JC. C'est aussi un SNR bien étudié, ce qui en fait une cible d'observation idéale. Le HAWC+ de SOFIA est une caméra infrarouge lointaine et un polarimètre d'imagerie qui permet l'imagerie de flux total et polarisé dans cinq longueurs d'onde à larges bandes. La carte de polarisation de Cas A a été réalisée à 154 microns (bande D). En observant avec cet instrument, les chercheurs espéraient apprendre :
En comprenant les propriétés des grains de poussière, les scientifiques peuvent mieux comprendre l'histoire de la formation des étoiles et l'évolution de l'univers. À ne pas confondre avec les lapins de poussière cachés sous les lits, la poussière cosmique est composée de roches et est constituée d'éléments comme le carbone, et dans ce cas, principalement de silicate, et joue un rôle dans la formation des étoiles et des planètes. Des modèles théoriques ont précédemment montré que la formation de poussière dans les supernovae pouvait expliquer la présence de poussière dans l'univers primitif. La grande question était de savoir s'il y aurait des preuves de la formation de quantités suffisantes de poussière.
La polarisation de SOFIA dans Cas A combinant les images Spitzer et Herschel implique une estimation d'un champ magnétique d'environ 100 milli-Gauss. Il place Cas A parmi les sources de champ magnétique les plus puissantes. L'alignement des grains dans les éjectas de supernova se produit avec les champs magnétiques, et la polarisation de la poussière peut suivre de manière fiable le champ magnétique.
Alors que la polarisation montre un champ magnétique étroit au centre et au sud-est de la coquille, la fraction de polarisation est plus élevée à l'endroit entre les deux structures de poussière. West montre un manque de polarisation et des champs aléatoires. Crédit :Institut SETI
L'observation a montré que les grains de poussière de silicate sont les grains dominants dans Cas A. Ce résultat est significatif car le taux de survie de la poussière de silicate est plus élevé que pour les autres types de poussière, de sorte qu'il existe encore suffisamment de poussière derrière le choc inverse. D'autres grains présents pourraient être de la poussière contenant du fer, mais des observations ou des simulations de longueur d'onde supplémentaires fourniront une meilleure compréhension.
La grande quantité de poussière provenant des régions polarisées du SNR montre que les supernovae sont le principal producteur de poussière dans l'univers primitif. La masse de poussière de la zone polarisée (par exemple, à l'exclusion de la partie ouest) représente toujours les deux dixièmes de la masse solaire. Auparavant, cela se faisait en utilisant la déconvolution des spectres. Ces données sont une confirmation indépendante que la production de poussière des supernovae est importante en tant que producteurs de poussière dans l'univers primitif.
"Il est décevant que la mission SOFIA touche à sa fin alors que nous constatons des résultats aussi excitants que celui-ci", a déclaré le directeur adjoint des opérations de la mission scientifique SOFIA, Bernhard Schulz. "Il n'y a actuellement aucun plan pour un autre observatoire dans l'infrarouge lointain, donc tout le domaine de l'astronomie sera impacté."
Ce travail nous rapproche de la compréhension des processus dans l'univers primitif conduisant à la formation des étoiles et des planètes. En étudiant plus en profondeur les grains avec le télescope spatial James Webb, les chercheurs espèrent mieux comprendre la composition de la poussière. Le champ magnétique dans l'os filamenteux G47 de la Voie Lactée
