Interprétation artistique du flux stellaire magellanique. Les galaxies voisines les plus proches de la Voie lactée – les Petits et Grands Nuages de Magellan – sont représentées sur le côté droit de l’illustration. À mesure que ces galaxies se déplacent vers la droite, le flux gazeux de Magellan souffle derrière elles, s’entrelaçant et s’étendant à travers le ciel du sud. L’illustration montre également les 13 étoiles géantes rouges découvertes dans le flux stellaire de Magellan. Crédit : CfA / Melissa Weiss
Les astronomes ont résolu un mystère scientifique vieux d’un demi-siècle en identifiant les étoiles associées au flux de gaz cosmique émanant de deux galaxies proches.
Depuis près de cinquante ans, les astronomes se retrouvent les mains vides dans leur recherche d’étoiles au sein de la structure tentaculaire connue sous le nom de flux magellanique. Colossal ruban de gaz, le flux de Magellan s’étend sur près de 300 diamètres de Lune à travers le ciel de l’hémisphère sud, se traînant derrière les galaxies du Nuage de Magellan, deux de nos galaxies. voie Lactée Les plus proches voisins cosmiques de la galaxie.
Percée dans l’identification des étoiles
Cette longue recherche d’étoiles est enfin terminée. Chercheurs du Centre d’Astrophysique | Harvard et Smithsonian (CfA) et ses collègues ont identifié 13 étoiles dont les distances, le mouvement et la composition chimique les placent directement dans le flux énigmatique.
La localisation de ces étoiles a désormais permis de déterminer la véritable distance jusqu’au flux magellanique, révélant qu’il s’étend de 150 000 années-lumière à plus de 400 000 années-lumière. Les résultats ouvrent la voie à la cartographie et à la modélisation du flux magellanique avec des détails sans précédent, offrant de nouvelles perspectives sur l’histoire et les caractéristiques de notre Galaxie et de ses voisines.
« Le courant magellanique domine le ciel de l’hémisphère sud et nos travaux ont enfin trouvé une structure stellaire que les gens recherchaient depuis des décennies », déclare Vedant Chandra, doctorant en astronomie et astrophysique au CfA et auteur principal d’une nouvelle étude publiée dans Le Journal d’astrophysique rapportant les résultats.
« Grâce à ces résultats et à d’autres similaires, nous espérons acquérir une bien meilleure compréhension de la formation du flux de Magellan et des nuages de Magellan, ainsi que de leurs interactions passées et futures avec notre Galaxie », a déclaré le co-auteur Charlie Conroy. Professeur d’astronomie au CfA et conseiller de Chandra.
Aperçu des nuages de Magellan
Les Grands et Petits Nuages de Magellan sont des galaxies satellites naines de la Voie Lactée. Visibles à l’œil nu sous forme de luminances vaporeuses, les Nuages sont connus depuis l’Antiquité. Avec l’avènement de télescopes de plus en plus puissants, capables de percevoir des phénomènes trop faibles pour que nos yeux puissent les voir, les astronomes ont découvert un gigantesque panache d’hydrogène apparemment projeté hors des nuages au début des années 1970.
Des études du gaz contenu dans ce flux magellanique ont en outre montré que le flux avait deux filaments entrelacés, un provenant de chaque nuage. Ces caractéristiques suggèrent que la gravité de la Voie lactée aurait pu faire sortir le courant magellanique des nuages. Pourtant, la manière exacte dont le courant s’est formé est restée difficile à cerner, en grande partie à cause du fait que sa composante stellaire présumée reste malheureusement indiscernable.
S’attaquer aux mystères stellaires
Chandra a résolu ce problème grâce à un projet ambitieux lancé en 2021 pour son doctorat au CfA. Chandra a consulté Conroy sur des sujets intéressants à étudier, et Conroy a indiqué à Chandra la frontière inexplorée de la Voie Lactée. Les rares étoiles qui parsèment la périphérie de la Galaxie ont été peu étudiées parce que notre système solaire est en plein cœur du disque étoilé de la Voie lactée elle-même, un peu comme un spectateur près de la scène essayant de voir quelqu’un à la périphérie de la foule.
Cependant, au cours de la dernière décennie, des catalogues d’observation approfondis compilés par de nouveaux instruments, en particulier le Agence spatiale européenneLe vaisseau spatial Gaia de , ont commencé à espionner des objets stellaires qui pourraient bien être ces étoiles frontières insaisissables. Avec l’accès accordé au télescope Magellan Baade de 6,5 m de l’observatoire de Las Campanas au Chili par l’intermédiaire du CfA et MITChandra a entrepris un projet visant à effectuer une spectroscopie sur 200 étoiles lointaines de la Voie lactée, qui, une fois terminé, constituera le plus grand ensemble d’échantillons de ce type à ce jour.
Analyse spectroscopique du flux magellanique
La spectroscopie consiste à collecter suffisamment de lumière provenant d’un objet pour détecter certaines signatures imprimées dans les bandes de couleur de la lumière qui, comme les empreintes digitales, identifient de manière unique des éléments chimiques individuels. Ces signatures révèlent ainsi la composition chimique d’un objet, témoignant de ses origines. De plus, les signatures changent en fonction de la distance à un objet, ce qui permet aux astronomes de savoir où va un objet, comme une étoile, et, par conséquent, d’où il vient.
Dans le cas de l’étude de Chandra, l’analyse spectroscopique a révélé un ensemble de 13 étoiles dont les distances et les vitesses se situent exactement dans la plage attendue pour le flux magellanique. De plus, les abondances chimiques des étoiles correspondaient à celles des nuages de Magellan, par exemple en étant nettement déficientes en éléments plus lourds que les astronomes appellent métaux. « Ces 13 étoiles sont tombées directement de notre ensemble de données », explique Rohan Naidu, co-auteur de l’étude et ancien étudiant diplômé du CfA, actuellement chercheur postdoctoral Hubble au MIT.
En obtenant des mesures solides de distance et d’étendue du flux magellanique via ces étoiles, les chercheurs ont étayé son histoire d’origine comme une capture gravitationnelle par la Voie Lactée. Les chercheurs ont en outre pu calculer la distribution globale de gaz du Stream avec une plus grande fiabilité par rapport aux estimations précédentes. La distribution indique que le Stream est en réalité environ deux fois plus massif que ce que l’on estime généralement.
Ce résultat, à son tour, présage d’un avenir plein de nouvelles formations d’étoiles dans la Voie Lactée, car le Courant tombe activement dans notre Galaxie, selon des observations précédentes. De cette manière, le Stream sert de principal fournisseur de gaz froid et neutre nécessaire à la fabrication de nouvelles étoiles de la Voie lactée.
L’avenir de la recherche galactique
« Le flux magellanique est la source dominante de calories stellaires pour la Voie lactée : c’est notre petit-déjeuner, notre déjeuner et notre dîner », déclare Ana Bonaca, co-auteur de l’étude et ancienne boursière postdoctorale de l’ITC au CfA, aujourd’hui scientifique à Carnegie. Observatoires. « Sur la base des nouvelles estimations de masse plus élevées du flux magellanique, la Voie lactée pourrait finir par prendre plus de kilos qu’on ne le pensait initialement. »
Des études plus approfondies du flux magellanique devraient également aider les astronomes à en apprendre davantage sur la composition de notre Galaxie. Parce que l’on pense que le Flux retrace les trajectoires passées des Nuages de Magellan, la modélisation de l’évolution du Grand Nuage de Magellan relativement massif via le Flux améliorera les mesures de la distribution de masse de la Voie Lactée. Une grande partie de cette masse se présente sous la forme de matière noire, une substance mal comprise qui exerce la gravité. Mieux évaluer la masse de notre Galaxie dans ses arrière-pays lointains aidera à rendre compte de la teneur en matière ordinaire par rapport à la matière noire, limitant ainsi les propriétés possibles de cette dernière.
« La beauté d’avoir un vaste flux stellaire comme le flux magellanique est que nous pouvons désormais effectuer de nombreuses recherches astrophysiques avec lui », explique Chandra. « Alors que notre étude spectroscopique se poursuit et que nous trouvons davantage d’étoiles, nous sommes impatients de voir quelles autres surprises la périphérie galactique nous réserve. »
