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Un millier de mystérieux filaments détectés au centre de la Voie lactée

Image mosaïque du centre de la Voie lactée captée dans les ondes radio.

Image mosaïque du centre de la Voie lactée captée dans les ondes radio. Les filaments magnétiques correspondent aux structures verticales sur l'image.

Photo : Université Northwestern

Radio-Canada

Près de 1000 filaments sont révélés dans une image du centre de la Voie lactée réalisée grâce aux données recueillies à l’aide du radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud.

Cette image composée, la plus détaillée à ce jour, montre que ces structures mystérieuses inexplicablement suspendues dans l'espace sont dix fois plus nombreuses que ce qui était estimé à ce jour.

Ces filaments s’étendent individuellement sur environ 150 années-lumière. Ils se présentent par paires et en grappes, souvent côte à côte à égale distance, comme les cordes d'une harpe.

Le Pr Farhad Yusef-Zadeh de l’Université Northwestern a découvert ces structures dans les années 1980. L’astrophysicien et ses collègues ont établi depuis que ces filaments sont constitués de particules cosmiques qui tournent dans le champ magnétique à une vitesse proche de celle de la lumière, mais leur origine demeurait un mystère non résolu.

La nouvelle image permet pour la première fois à ces scientifiques de mener des études statistiques sur une grande population de filaments. Ces informations pourraient les aider à élucider ce mystère de longue date.

Nous avons longtemps étudié les filaments individuels avec un point de vue myope, explique dans un communiqué le Pr Yusef-Zadeh, auteur principal de l'article publié dans les Astrophysical Journal Letters (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

« Nous avons maintenant une vue d'ensemble, une vue panoramique remplie d'une abondance de filaments. Avant, en analysant seulement quelques filaments, il était difficile de tirer de véritables conclusions sur leur nature et leur origine. Il s'agit d'un tournant décisif dans l'avancement de notre compréhension de ces structures. »

— Une citation de  Le professeur Farhad Yusef-Zadeh

Une image composée

En utilisant 200 heures de temps d’observation à l’aide du télescope MeerKAT, l’équipe a reconstitué une mosaïque de 20 observations distinctes de différentes sections du ciel vers le centre de la Voie lactée, à 25 000 années-lumière de la Terre.

Outre les filaments, l'image permet d’observer les émissions radio de nombreux phénomènes, dont les sursauts d'étoiles, les pouponnières stellaires et les restes de supernovae.

Pour visualiser les filaments à une échelle plus fine, l'équipe du Pr Yusef-Zadeh a utilisé une technique permettant de supprimer l'arrière-plan de l'image principale afin d'isoler les filaments des structures environnantes.

L'image obtenue a ébahi les chercheurs. C'est comme de l'art moderne. Elle est si belle et si riche, et le mystère de tout cela la rend encore plus intéressante, s’enthousiasme le professeur.

Bien que de nombreux mystères entourant les filaments subsistent, le Pr Yusef-Zadeh et ses collaborateurs ont été en mesure de reconstituer une partie du casse-tête. Dans leur article, ils explorent spécifiquement les champs magnétiques des filaments et le rôle des rayons cosmiques dans l'illumination des champs magnétiques.

La variation du rayonnement émis par les filaments est très différente de celle du reste de supernova récemment découvert, ce qui laisse à penser que les phénomènes ont des origines différentes, notent les chercheurs.

Selon eux, il est plus probable que les filaments soient liés à l'activité passée du trou noir supermassif Sagittarius A* situé au centre de la galaxie plutôt qu'à des explosions coordonnées de supernovae.

En outre, les filaments pourraient être liés à d'énormes bulles émettant des ondes radio découvertes en 2019 par la même équipe.

Les chercheurs continuent toujours de s'interroger sur la structure des filaments. Ceux-ci sont séparés les uns des autres par des distances parfaitement égales, à peu près la distance entre la Terre et le Soleil.

Ils ressemblent presque à l'espacement régulier dans les boucles solaires, s’étonne le Pr Yusef-Zadeh.

« Nous ne savons toujours pas pourquoi ils viennent en amas ou comment ils se séparent, et nous ne savons pas comment ces espacements réguliers se produisent. Chaque fois que nous répondons à une question, d’autres apparaissent. »

— Une citation de  Le professeur Farhad Yusef-Zadeh

L’équipe doit aussi déterminer si les filaments se déplacent ou changent avec le temps et ce qui fait que les électrons accélèrent à des vitesses aussi incroyables.

Pour le moment, les chercheurs caractérisent chaque filament. L'angle, la courbe, le champ magnétique, le spectre et l'intensité de chaque filament seront publiés dans une étude future, concluent les scientifiques, qui espèrent que la compréhension de ces propriétés donnera aux astrophysiciens de nouveaux indices sur la nature insaisissable des filaments.

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