Des astronomes identifient l'origine d'énormes bulles de gaz sortant de la Voie lactée

(Centre de vol spatial Goddard de la NASA)

Il existe un paradoxe inhabituel qui entrave la recherche sur certaines parties de la Voie lactée. Le gaz dense bloque les observations du noyau galactique, et il peut être difficile d'observer en lumière visible de notre point de vue.

Mais les galaxies lointaines ne présentent pas toujours les mêmes obstacles. Ainsi, à certains égards, nous pouvons mieux observer les galaxies lointaines que nous ne pouvons observer les nôtres.

Afin de mieux comprendre le Centre Galactique (GC) et le Milieu Interstellaire (ISM), une équipe d'astronomes a utilisé un télescope appelé le Mappeur H-Alpha du Wisconsin (WHAM) pour examiner le cœur de la Voie lactée dans une partie du spectre lumineux optique.



L'équipe de chercheurs a concentré ses efforts sur deux caractéristiques de la Voie lactée, appelées Bulles de Fermi . Les bulles de Fermi sont des explosions massives de gaz à haute énergie émanant du noyau galactique.

On les appelle les bulles de Fermi parce qu'elles ont été découvertes en 2010 par le Télescope spatial Fermi à rayons gamma . Ces bulles sont énormes, s'étendant au total à environ 50 000 années-lumière du disque de la Voie lactée, et elles voyagent à des millions de kilomètres par heure.

Un article présentant leurs observations est intitulé ' Découverte de H-Alpha à haute vitesse au-dessus du centre galactique : test des modèles de la bulle de Fermi .' L'auteur principal de l'ouvrage est Dhanesh Krishnarao, étudiant diplômé en astronomie à l'UW Wisconsin. Les résultats ont été présentés à la 236e réunion de l'American Astronomical Society, et ont été soumis à Les lettres du journal astrophysique .

Avant ce travail, certaines observations des bulles de Fermi ont été faites dans l'UV, en examinant la lumière des quasars distants lorsqu'elle traversait le gaz. Bien que ces observations aient élargi la compréhension des scientifiques sur les bulles, elles avaient des limites.

Ils ne pouvaient être réalisés que sur des lignes de visée spécifiques, tandis que WHAM est un télescope tout ciel. Ces observations précédentes ne pouvaient pas mesurer la vitesse, la température et la densité du gaz.

Mais WHAM adopte une approche différente. Comme son nom l'indique, il peut observer les atomes d'Hydrogène-Alpha. Dans un H-Alpha atome, un électron a sauté du troisième niveau d'énergie au deuxième niveau d'énergie. Cela laisse une raie spectrale qui est la raie spectrale d'hydrogène la plus brillante de la lumière optique.

Un modèle Rutherford-Bohr simplifié du processus H-Alpha. (JabberWok/ CC BY-SA 3.0 )

AU DESSUS: Lorsqu'un électron (vert) descend d'un niveau d'énergie de n = 3 à n = 2, il produit un photon avec une raie spectrale brillante dans la lumière visible.

Matt Haffner est professeur d'astronomie et de physique à l'Université aéronautique Embry-Riddle et l'un des co-auteurs de cet article. Dans un communiqué de presse, Haffner a souligné comment le télescope WHAM aide les astronomes à progresser dans la compréhension de la région centrale de la Voie lactée. Le gaz bloque notre vision de cette région d'une manière que les galaxies lointaines ne font pas.

«Il y a des régions de la galaxie que nous pouvons cibler avec des instruments très sensibles comme WHAM pour obtenir ce genre de nouvelles informations vers le centre que nous ne pouvions auparavant faire que dans l'infrarouge et la radio», explique Haffner.

'Nous pouvons faire des comparaisons avec d'autres galaxies en effectuant le même type de mesures vers le centre de la Voie lactée.'

Les scientifiques à l'origine de cette recherche ont également observé les raies d'émission d'azote dans les bulles de Fermi. Ils ont aligné leurs observations avec les observations récentes de Hubble sur la lumière UV à la même position et les ont combinées.

Dans un communiqué de presse, l'auteur principal Krishnarao a déclaré: 'Nous avons combiné ces deux mesures d'émission et d'absorption pour estimer la densité, la pression et la température du gaz ionisé, ce qui nous permet de mieux comprendre d'où provient ce gaz.'

Dans leur article, les auteurs écrivent que les observations du Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) révèlent des raies d'émission H alpha et [N II] λ6584 à haute vitesse dans la même direction et la même vitesse que les caractéristiques des raies d'absorption ultraviolette qui ont été précédemment associées au gamma biconique. lobes de rayons connus sous le nom de bulles de Fermi.'

Les astronomes pensent que tout ce qui s'est passé au cœur de la Voie lactée pour créer les bulles de Fermi, cela s'est produit il y a plusieurs millions d'années. Certains chercheurs pensent que Sgr A*, le supermassif trou noir au centre de la galaxie, a attiré un énorme nuage d'hydrogène dans son disque d'accrétion, provoquant une énorme explosion d'énergie. Mais cette étude n'essayait pas de déterminer la cause.

Maintenant que les chercheurs disposent de données sur la densité, la vitesse et la température du gaz dans les bulles de Fermi, ils peuvent tester ces données par rapport à différents modèles.

'L'autre chose importante est que nous avons maintenant la possibilité de mesurer la densité, la pression et la structure de la vitesse à de nombreux endroits', avec le télescope WHAM tout ciel, explique Bob Benjamin, professeur d'astronomie à UW–Whitewater et co- auteur de l'étude.

«Nous pouvons faire un vaste effort de cartographie à travers les bulles de Fermi au-dessus et au-dessous du plan de la galaxie pour voir si les modèles que les gens ont développés tiennent le coup. Parce que, contrairement aux données ultraviolettes, nous ne sommes pas limités à des lignes de visée spécifiques.

Dans leur article, les auteurs expliquent que « ces spectres optiques offrent une nouvelle voie pour contraindre à la fois les conditions physiques du gaz ionisé qui a été associé aux bulles de Fermi ainsi que le champ de rayonnement émergeant de la région du centre galactique et à l'intérieur des bulles de Fermi. '

Dans la conclusion de leur article, les auteurs décrivent certaines de leurs découvertes. Ils disent que leurs découvertes indiquent une température de gaz de 8900 ± 2700 K. Ils soulignent également que la pression thermique élevée qu'ils ont trouvée est 'comparable, mais toujours supérieure à celles prédites par les modèles d'un halo de gaz chaud dans la Galaxie intérieure ou de une coquille de bulle de Fermi.'

Mais même si ces résultats sont très détaillés, ils ne montrent pas de manière concluante ce qui a causé les bulles de Fermi. L'équipe dit que WHAM a plus à donner quand il s'agit de les étudier, cependant. Et tout comme dans cette étude, les observations futures peuvent également être combinées avec les observations Hubble existantes pour élargir notre compréhension.

Bulles de Fermi émettant des rayons gamma et X au-dessus et au-dessous du plan de la Voie lactée. (la NASA Centre de vol spatial Goddard )

«Grâce aux observations futures, WHAM peut suivre les émissions associées aux bulles de Fermi à la fois spatialement et cinématiquement à grande échelle. De plus, d'autres observations pointues vers des sources lumineuses UV distantes avec des spectres HST existants peuvent fournir des profils de densité de colonne sensibles de plusieurs espèces dans différentes régions des bulles de Fermi du sud et du nord.

Alors, peut-être qu'un jour on saura enfin ce qui s'est passé il y a quelques millions d'années au centre de la Voie lactée, pour former ces bulles géantes.

Cet article a été initialement publié par Univers aujourd'hui . Lis le article original .

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