Souffrayant à travers la zone centrale de la Voie lactée, dans la région turbulente entourant le trou noir supermassif au cœur de notre galaxie, la poussière et les gaz se retournent constamment alors que les ondes de choc énergiques se randonnent tout au long. Une équipe internationale d'astronomes utilisant le grand réseau de millimètres / submillimétriques (Alma) d'Atacama a aiguisé notre vision de cette action par un facteur de 100, découvrant une nouvelle structure filamentaire surprenante dans cette mystérieuse région de l'espace.
Bien que la zone moléculaire centrale de la galaxie (CMZ) soit connue depuis longtemps pour être une région remplie de poussière tourbillonnante et de molécules de gaz à vélo par formation et destruction, le mécanisme qui entraîne ce processus est resté insaisissable. Les molécules servent de traceurs à divers processus dans les nuages moléculaires, le monoxyde de silicium (SIO) étant particulièrement utile pour détecter la présence d'ondes de choc.
En utilisant la haute résolution et la sensibilité d'Alma pour cartographier des lignées spectrales distinctes dans les nuages moléculaires au centre de la Voie lactée, une équipe internationale d'astronomes dirigée par Kai Yang de l'Université de Shanghai Jiao Tong a délimité un nouveau type de structure filamentaire longue et étroite à une échelle significative.
L'interaction dynamique entre cet environnement turbulent et les filaments minces produits lorsque les chocs ondulent offrent une vue plus complète des processus cycliques au sein de la CMZ. L'étude est publiée dans la revue Astronomie et astrophysique.
« Lorsque nous avons vérifié les images Alma montrant les sorties, nous avons remarqué ces filaments longs et étroits compensés spatialement à partir de toutes les régions de formation d'étoiles. Contrairement à tous les objets que nous connaissons, ces filaments nous ont vraiment surpris. Depuis lors, nous réfléchissons à ce qu'ils sont », a résumé Yang.
Ces «filaments minces» étaient une découverte inattendue et fortuite dans les lignes d'émission de SiO et huit autres molécules. Leurs vitesses de la ligne de vision sont cohérentes et sont incompatibles avec les sorties. Ainsi, ils ne correspondent pas au profil des autres types de filaments de gaz denses précédemment découverts; De plus, les filaments ne présentent aucune association avec l'émission de poussière, et ils ne semblent pas être en équilibre hydrostatique.
« Notre recherche contribue au fascinant paysage du centre galactique en découvrant ces filaments minces comme une partie importante de la circulation matérielle », résume Xing Lu, professeur de recherche à l'observatoire astronomique de Shanghai et auteur correspondant du document de recherche.
« Nous pouvons les envisager comme des tornades spatiales: ce sont de violents flux de gaz, ils se dissipent rapidement et ils distribuent efficacement les matériaux dans l'environnement. » On ne sait pas comment ces filaments minces surviennent initialement, mais les processus de choc émergent comme une explication probable, rapporte l'équipe de Yang.
Cette inférence est basée sur plusieurs observations clés: la transition rotationnelle de SiO 5-4 clairement observée dans les observations d'ALMA, la présence de ch3Oh Masers et les abondances relatives de molécules organiques complexes dans ces filaments minces.
« Une résolution angulaire élevée d'Alma et une sensibilité extraordinaire ont été essentielles pour détecter ces émissions de ligne moléculaire associées aux filaments minces, et pour confirmer qu'il n'y a pas d'association entre ces structures avec les émissions de poussière », a souligné Yichen Zhang, un professeur à l'Université de Shanghai Jiao Tong et un auteur correspondant du document de recherche. « Notre découverte marque un progrès significatif, en détectant ces filaments sur une échelle de Parsec beaucoup plus fine 0,01 pour marquer la surface de travail de ces chocs. »
Cette percée offre une vue plus détaillée des processus dynamiques se produisant dans la CMZ et suggère un processus cyclique de circulation des matériaux. Premièrement, les chocs agissent comme un mécanisme pour créer ces filaments minces, libérant SiO et plusieurs molécules organiques complexes telles que CH3Oh, ch3CN et HC3N dans la phase gazeuse et dans le milieu interstellaire.
Ensuite, les filaments minces se dissipent pour faire le plein du matériau répandu sur les chocs dans la CMZ. Enfin, les molécules se gèlent dans les grains de poussière, entraînant un équilibre entre l'épuisement et la réapprovisionnement. En supposant que les filaments minces existent dans tout le CMZ aussi abondamment que dans cet échantillon, il y aurait un équilibre cyclique entre l'épuisement et la réapprovisionnement.
« Sio est actuellement la seule molécule qui retrace exclusivement les chocs, et la transition rotationnelle SiO 5-4 n'est détectable que dans les régions choquées qui ont à la fois des densités relativement élevées et des températures élevées.
Il est à espérer que les futures observations d'ALMA couvrant plusieurs transitions SIO et des observations de recensement couvrant la CMZ, combinée à des simulations numériques, confirmeront l'origine des filaments minces ainsi que la possibilité des processus cycliques dans cette région extraordinaire de la voie laiteuse.
