Des chercheurs nous apprennent aujourd’hui que le halo de la Voie lactée — ici en vue d’artiste — est plus chaud que prévu. Sa composition chimique est également inattendue. © ESA

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Le halo de la Voie lactée surprend à nouveau les chercheurs

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Le halo galactique de la Voie lactée serait bien plus chaud que les scientifiques ne l'avaient estimé par le passé. Ces nouveaux résultats pourraient aider les astronomes à mieux comprendre le processus de formation des galaxies.
 

Les galaxies sont des objets... flous. Bien qu'il nous arrive souvent de nous les représenter comme des disques, des globes ou des sombreros aux contours bien dessinés, leurs frontières sont en réalité bien plus diffuses que les vues d'artistes ne le laissent percevoir. À la périphérie de ces géantes cosmiques, on trouve en effet un ensemble d'étoiles anciennes et erratiques, de gaz et, théoriquement, de matière noire, constituant ce que l'on appelle un halo galactique.

Un halo très, très chaud

La transition entre le corps des galaxies et leur halo est imprécise. Il arrive même que certaines étoiles de la périphérie s'offrent un voyage à travers le centre du disque, animées par un mouvement propre. De façon plus générale, les halos eux-mêmes sont des objets encore relativement flous et incompris pour les chercheurs, qui tentent encore d'expliquer comment ceux-ci influent sur la vitesse de rotation aux bordures de leurs galaxies. Certaines théories postulent même l'existence de Machos et de Wimps (mauviettes en anglais) dans le halo, respectivement des objets compacts et sombres. Mais aujourd'hui, c'est sa température qui nous intéresse.

Une étude de l'université d'État de l'Ohio avait déjà contesté les premières estimations pour la température du halo de notre Voie Lactée, faisant monter le thermomètre à 10 millions de degrés Kelvin pour les régions les plus extrêmes. Néanmoins, de nouveaux résultats semblent suggérer que ces températures élevées pourraient être trouvées dans l'ensemble du halo. « Nous ne pouvons pas affirmer avec certitude qu'il en est ainsi partout, car nous n'avons pas analysé halo en entier », explique Smita Mathur, chercheuse principale de l'étude et de celle qui l'a précédée. « Mais nous savons désormais que les températures que nous avons observées dans la première étude ne sont pas exceptionnelles, et c'est très excitant. »

L'observatoire XMM, développé par l'Esa © ESA

Retracer l'histoire des galaxies

Le halo galactique détient de nombreuses informations qui peuvent renseigner les chercheurs sur le processus de formation et l'évolution des galaxies. Il constitue en quelque sorte le chaînon manquant entre sa galaxie et le reste de l'Univers. Cette découverte constitue donc une nouvelle étape dans la compréhension de notre nébuleuse entité. Les données analysées par l'équipe de Mathur proviennent de l'observatoire spatial XMM-Newton, développé par l'Esa et destiné à la collecte de rayons X, qui nous informent sur la formation des étoiles, des galaxies, la distribution de la matière noire ou encore l'existence des trous noirs supermassifs. Afin de compléter ces informations, la chercheuse Anjali Gupta s'est également penchée sur les données du satellite japonais Suzaku, qui ont permis de confirmer que l'observatoire n'avait pas simplement enregistré une aberration. L'observation de NGC 3221, similaire à notre Voie lactée, a donné des températures similaires, suggérant que les chiffres pourraient être revus à la hausse pour plus d'une galaxie dans l'Univers.

  • Des chercheurs montrent que le halo de la Voie lactée est plus chaud que ce que les astronomes pensaient.
  • Sa composition chimique est également différente.
  • Des résultats qui montrent qu’il reste beaucoup à apprendre sur l’évolution des galaxies.
Pour en savoir plus

Voie lactée : la composition et la température du halo surprennent les astronomes

Article de Nathalie Mayer, publié le 20 janvier 2020

La Voie lactée est entourée d'un halo de poussière, de gaz et de matière noire. Et des chercheurs nous apprennent aujourd'hui que celui-ci est plus chaud que les astronomes le pensaient jusqu'alors. Il est aussi composé d'éléments chimiques différents de ceux qu'ils imaginaient.

XMM-Newton. C'est le nom d'un télescope lancé en 1999 par l'Agence spatiale européenne (ESA) et destiné à observer l'espace dans le domaine des rayons X dits mous. Et grâce à cet instrument, des astronomes viennent de découvrir que le gaz qui se cache dans le halo de notre Voie lactée atteint des températures bien plus chaudes que ce qu'ils pensaient. Sa composition chimique serait également différente. De quoi remettre en question ce que nous savons sur notre Galaxie.

Pourquoi ? Parce que les caractéristiques du halo d’une galaxie - cette vaste région de gaz, d'étoiles et de matière noire qui nous relie à l'Univers - sont réputées dépendre de sa masse et jouer un rôle important dans son évolution.

Les travaux reposant sur les données de XMM-Newton montrent que le halo de notre Voie lactée renferme non pas un, mais trois composants différents de gaz chauds. Le plus chaud d'entre eux apparaissant dix fois plus chaud que ce que les astronomes pensaient jusqu'alors. « Une partie du gaz du halo de notre Galaxie atteint les 10 millions de degrés », commente Sanskriti Das, dans un communiqué de l’ESA. Jamais une telle structure n'a encore été observée ailleurs dans l'Univers.

Et elle l'a probablement été grâce à la durée exceptionnelle des observations menées à l'aide de XMM-Newton : trois semaines. Alors que les précédentes observations du halo de notre Voie lactée s'étaient limitées à des périodes de un jour ou deux. Cette fois, les astronomes pensent avoir été en mesure de détecter des signaux auparavant trop faibles pour être vus.

L’étude présentée ici s’appuie sur deux instruments embarqués à bord du XMM-Newton – ici en vue d’artiste : le spectromètre à réseau de réflexion (RGS) et la caméra d’imagerie photonique européenne (EPIC). EPIC a été utilisée pour étudier la lumière émise par le halo et RGS pour étudier comment le halo affecte et absorbe la lumière qui le traverse. © C. Carreau, ESA

Des mécanismes à éclaircir

Les chercheurs ont en fait analysé la lumière intense d'un blazar - le noyau très actif d'une galaxie éloignée - après son passage à travers le halo de notre Galaxie. Les signatures spectrales enregistrées ont permis de remonter à des températures spécifiques. Et la question se pose désormais pour les astronomes du mécanisme à l'origine de cette température étonnante. « Nous pensons que le gaz est chauffé à environ 1 million de degrés lors de la formation d’une galaxie », explique Sanskriti Das. Comment le gaz peut ensuite se réchauffer encore ? Peut-être par l'action des vents émanant du disque d'étoiles de la Voie lactée.

Les chercheurs ont également conclu à une composition chimique inattendue. Des éléments plus lourds que l'hélium, par exemple. De quoi penser que le halo de la Voie lactée est alimenté par des éléments projetés par des étoiles en fin de vie. Des étoiles plutôt massives, car le halo contient proportionnellement moins de fer que notre Soleil. Il contient aussi moins d'oxygène, qui a pu être capturé par des particules de poussière. « C'est vraiment excitant », rapporte Sanskriti Das. « Il nous reste beaucoup à apprendre sur la façon dont notre Galaxie a évolué. »

D'autant que les astronomes imaginent que ces composantes chaudes du halo de la Voie lactée pourraient se retrouver dans d'autres halos de galaxies. Et, comme elles n'avaient jamais été observées par le passé, renfermer une quantité non négligeable de la fameuse matière manquante !

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