La Voie lactée éjecte à toute allure deux énormes bulles de gaz

11-07-2018 passeurdesciences.blog.lemonde.fr 8 min #143538

Vue d'artiste des bulles de Fermi éjectées de part et d'autre de la Voie lactée. © NASA/Goddard Space Flight Center.

Si grand huit il existe dans notre galaxie, c'est bien celui-là. Constitué de deux lobes symétriques émergeant de part et d'autre du centre de la Voie lactée, ce 8 gigantesque s'étend au total sur 50 000 à 60 000 années-lumière de haut. Pendant longtemps, malgré sa taille immense, il est passé inaperçu des astronomes car il est loin d'être aussi voyant que sur la vue d'artiste ci-dessus. Quelques indices existaient auparavant mais c'est à l'automne 2010, grâce au télescope spatial Ferm i de la NASA, lequel travaille dans la partie la plus énergétique du spectre électromagnétique, les rayons gamma, qu'on a réellement pu l'identifier et en dessiner les contours. Et la structure a pris le nom de « bulles de Fermi », en hommage à l'instrument qui l'avait mise au jour.

Depuis un peu plus de quatre ans, cette double bulle aussi titanesque que mystérieuse de gaz surchauffés a été observée par différents instruments mais il fallait le plus célèbre d'entre eux, le télescope spatial Hubble, pour la sonder, tenter d'en déterminer la composition et le mouvement, afin de mieux cerner ses origines. C'est chose faite depuis peu et l'astronome américain Andrew Fox, du Space Telescope Science Institute (STScI, qui gère la recherche effectuée grâce à Hubble), vient de l'annoncer au 225e congrès de l'American Astronomical Society qui s'est tenu à Seattle il y a quelques jours. Les résultats de cette étude internationale seront prochainement publiés dans les Astrophysical Journal Letters.

Les auteurs de ce travail ont effectué une sorte de ponction virtuelle, un carottage immatériel, de la bulle nord, en profitant, comme on peut le voir ci-dessous, de la position excentrée de notre Système solaire dans la Voie lactée. Ils ont programmé Hubble pour qu'il observe à plusieurs reprises un quasar situé de l'autre côté de la bulle, PDS 456. Pour mémoire, un quasar est une galaxie lointaine dotée d'un trou noir central supermassif, dont l'activité intense s'accompagne d'une fantastique émission de lumière. C'est cette lumière qui, lors de sa traversée de la bulle de Fermi, joue le rôle de sonde, se chargeant au passage d'informations sur le milieu, sa composition, sa vitesse de déplacement.

Schéma du dispositif expérimental destiné à sonder une bulle de Fermi. © NASA, ESA, A. Fox & A. Feild (STScI).

Le principal résultat dit que cette bulle est en train de gonfler, de s'étendre dans l'espace. En effet, sa bordure opposée s'éloigne de nous tandis que celle qui nous fait face se rapproche. Selon l'étude, les lobes de plasma enflent à la vitesse prodigieuse de 900 kilomètres par seconde, soit plus de 3,2 millions de km/h. Etant donné la taille des bulles, les chercheurs estiment que l'événement qui leur a donné naissance s'est produit entre 2,5 et 4 millions d'années. Cela peut sembler très lointain dans le passé - à l'époque, les australopithèques gambadaient en Afrique - mais, à l'échelle des temps astronomiques et vu l'âge canonique de la Voie lactée (13,2 milliards d'années), il s'agit plutôt d'un événement récent. Mais quel est-il ?

Les observations effectuées par Hubble ne suffisent pas pour le dire. Le télescope spatial a permis de déterminer que les bulles étaient enrichies avec des éléments lourds (silicium, carbone, aluminium) forcément issus des forges stellaires. Mais cela n'autorise pas les chercheurs à trancher pour l'une ou l'autre des deux grandes hypothèses expliquant la création de ces immenses ballons galactiques. La première part de l'idée que le centre des galaxies concentre des pouponnières où naissent des étoiles massives - et donc à courte vie car plus une étoile est massive plus vite elle « flambe ». On aurait donc là une éjection de gaz consécutive à la mort explosive de plusieurs très gros astres. La seconde hypothèse met en scène le trou noir central de notre galaxie. Même s'il est calme depuis longtemps, cela n'empêche pas qu'il ait pu, peut-être après avoir englouti quelques étoiles, provoquer l'expulsion de jets de gaz surchauffé, ainsi qu'on l'observe dans d'autres galaxies.

Dans les deux cas, les bulles pourraient fort bien être le résultat d'événements récurrents. Andrew Fox a ainsi émis l'idée que ces expulsions galactiques étaient comme une sorte de « hoquet » : « Il se peut qu'il y ait eu des éjections répétées de matériel et que nous ayons attrapé la dernière. En étudiant la lumière provenant des autres quasars qui se trouvent dans notre programme, nous pourrions être capables de détecter les vestiges de précédentes éjections. » Le chercheur américain a en effet précisé que PDS 456 n'était que le premier d'une liste de vingt quasars destinés à sonder davantage les actuelles bulles de Fermi et, peut-être, à détecter les traces fossiles de bulles plus anciennes...

Pierre Barthélémy (suivez-moi  ici sur Twitter ou bien  là sur Facebook)

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