Des astronomes ont découvert une « fracture » dans l’un des bras spiraux de la Voie lactée

Cette illustration illustre la compréhension actuelle des astronomes de la structure à grande échelle de la Voie lactée. Les étoiles et les régions de formation d’étoiles sont en grande partie regroupées en bras spiraux. Mesurer la forme, la taille et le nombre de bras spiraux est un défi car la Terre se trouve dans la galaxie. Crédit : NASA/JPL-Caltech

La fonctionnalité nouvellement découverte donne un aperçu de la structure à grande échelle de notre galaxie, qui est difficile à étudier à partir de la position de la Terre à l’intérieur.

Les scientifiques ont découvert une caractéristique non reconnue auparavant dans notre région Voie Lactée Galaxie : Un groupe de jeunes étoiles et de nuages ​​de gaz en formation d’étoiles émergeant de l’un des bras spiraux de la Voie lactée comme un éclat de bois. Couvrant environ 3 000 années-lumière, c’est la première structure majeure à être identifiée avec une orientation complètement différente de celle du bras.

Les astronomes ont une idée approximative de la taille et de la forme des bras de la Voie lactée, mais beaucoup de choses restent inconnues : ils ne peuvent pas voir toute la structure de notre galaxie d’origine car la Terre est à l’intérieur. C’est comme se tenir au milieu de Times Square et essayer de cartographier l’île de Manhattan. Pouvez-vous mesurer les distances avec suffisamment de précision pour savoir si deux bâtiments sont sur le même pâté de maisons ou si certaines rues sont éloignées les unes des autres ? Et comment pouvez-vous espérer voir le chemin de la pointe de l’île avec tant de choses sur votre chemin ?

Le concept de cet artiste illustre la nouvelle vision de la Voie lactée, ainsi que d’autres résultats présentés lors de la 212e réunion de l’American Astronomical Society à St. Louis, Missouri. d’une épaisse bande centrale, tandis que les deux bras maintenant abaissés (Norma et Sagittaire) sont moins distincts et se situent entre les deux bras principaux. Les bras principaux sont constitués de la plus forte densité d’étoiles jeunes et vieilles ; Les armes légères sont principalement remplies de gaz et de poches d’activité de formation d’étoiles. Le concept de l’artiste comprend également un nouveau bras en spirale, appelé « bras Far-3 kiloparsec », découvert par un radiotélescope explorant les gaz dans la Voie lactée. Ce bras est plus court que les deux bras principaux et se situe le long de la barre de la galaxie. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Pour en savoir plus, les auteurs de la nouvelle étude se sont concentrés sur une partie proche de l’un des bras de la galaxie, appelée le bras d’arc. À l’aide du télescope spatial Spitzer de la NASA avant sa retraite en janvier 2020, ils ont recherché des étoiles nouveau-nées, cachées dans les nuages ​​​​de gaz et de poussière (appelés nébuleuses) où elles se forment. Spitzer détecte la lumière infrarouge qui peut pénétrer dans ces nuages, tandis que la lumière visible (que l’œil humain peut voir) est bloquée.

On pense que les jeunes étoiles et nébuleuses s’alignent étroitement avec la forme des bras qu’elles contiennent. Pour obtenir une vue 3D du secteur du bras, les scientifiques ont utilisé les dernières données de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) pour mesurer avec précision les distances aux étoiles. Les données combinées ont révélé que la structure longue et mince attachée au bras du Sagittaire est constituée de jeunes étoiles se déplaçant à peu près à la même vitesse et dans la même direction à travers l’espace.

Un groupe d’étoiles et de nuages ​​en formation émergent du bras Sagittaire de la Voie lactée. L’encart montre la taille de la structure et la distance du Soleil. Crédit : NASA/JPL-Caltech

« La principale propriété des bras spiraux est de savoir à quel point ils s’enroulent étroitement autour d’une galaxie », a déclaré Michael Kuhn, astrophysicien à Caltech et auteur principal du nouveau document de recherche. Cette caractéristique est mesurée par l’angle d’inclinaison du bras. Un cercle a un angle d’inclinaison de 0 degré, et plus la spirale est ouverte, plus l’angle d’inclinaison est grand. « La plupart des modèles de la Voie lactée indiquent que le bras en arc forme une spirale avec un angle d’inclinaison d’environ 12 degrés, mais la structure que nous avons examinée dépasse en fait d’un angle d’environ 60 degrés. »

Des structures similaires – parfois appelées affleurements ou plumes – se détachent des bras d’autres galaxies spirales. Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé si les bras spiraux de la Voie lactée étaient également parsemés de ces structures, ou s’ils étaient relativement lisses.

Mesure de la Voie Lactée

La caractéristique nouvellement découverte contient quatre nébuleuses connues pour leur beauté à couper le souffle : la nébuleuse de l’Aigle (qui contient les piliers de la création), la nébuleuse Oméga, la nébuleuse Trifide et la nébuleuse de la lagune. Dans les années cinquante du siècle dernier, une équipe d’astronomes a effectué des mesures de distance approximatives de certaines étoiles dans ces nébuleuses et a pu déduire la présence du bras d’arc. Leurs travaux ont fourni certaines des premières preuves de la structure en spirale de notre galaxie.

« Les distances sont parmi les choses les plus difficiles à mesurer en astronomie », a déclaré le co-auteur Alberto Crone Martins, astrophysicien et professeur d’informatique à l’Université de Californie à Irvine et membre du Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). . « Seules les récentes mesures de distance directes de Gaia rendent la géométrie de cette nouvelle structure si claire. »

On voit ici les nébuleuses de l’Aigle, de l’Omega, de la Trivide et du Lac, photographiées par le télescope spatial infrarouge Spitzer de la NASA. Ces nébuleuses font partie d’une structure au sein du bras arctique de la Voie lactée qui émerge du bras sous un angle dramatique. Crédit : NASA/JPL-Caltech

Dans la nouvelle étude, les chercheurs se sont également appuyés sur un catalogue de plus de 100 000 étoiles nouveau-nées découvertes par Spitzer dans une étude de galaxies appelée Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

« Lorsque nous rassemblons les données Gaia et Spitzer et que nous voyons enfin cette carte 3D détaillée, nous pouvons voir qu’il y a une grande complexité dans cette région qui n’était pas évidente auparavant », a déclaré Kuhn.

Les astronomes ne comprennent pas encore pourquoi des bras spiraux se forment dans des galaxies comme la nôtre. Bien que nous ne puissions pas voir la structure complète de la Voie lactée, la capacité de mesurer le mouvement des étoiles individuelles est utile pour comprendre ce phénomène : il est probable que les étoiles de la structure nouvellement découverte se trouvaient à peu près au même moment, dans la même région générale. , et ont été uniquement affectés par les forces d’influence à l’intérieur de la galaxie, y compris la gravité et le cisaillement dus à la rotation de la galaxie.

L’un des auteurs de l’article, Robert Benjamin, astrophysicien à l’Université du Wisconsin Whitewater et chercheur principal du Glimpus Survey, a déclaré. « Cette structure est une petite partie de la Voie lactée, mais elle peut nous dire quelque chose d’important sur la galaxie dans son ensemble. »

Référence : « Structure à angle d’inclinaison élevé dans le bras d’arc » par MA Kuhn1, R. A. Benjamin, C. Zucker, A. Krone-Martins, R. S. de Souza, A. Castro-Ginard, EEO Ishida, MS Povich9 et L.A. Hillenbrand pour COIN , 21 juillet 2021, Astronomie et astrophysique.
DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 202141198