Les astronomes créent une nouvelle carte micro-ondes de la Voie lactée et au-delà

Une équipe internationale de scientifiques a réussi à cartographier le champ magnétique de notre galaxie, la Voie lactée, à l’aide de télescopes qui observent le ciel dans la gamme des micro-ondes. La nouvelle recherche est publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

L’équipe a utilisé la collaboration QUIJOTE (QUI JOint TEnerife), située à l’observatoire du Teide à Tenerife dans les îles Canaries. Celui-ci comprend deux télescopes de 2,5 m de diamètre, qui observent le ciel dans la partie micro-ondes du spectre électromagnétique.

Dirigée par l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), la cartographie a commencé en 2012. Près d’une décennie plus tard, la Collaboration a présenté une série de 6 articles scientifiques, donnant la description la plus précise à ce jour de la polarisation de l’émission du Milky Bien aux longueurs d’onde des micro-ondes. La polarisation est une propriété des ondes transversales telles que les ondes lumineuses qui spécifie la direction des oscillations des ondes et signifie la présence d’un champ magnétique.

Les études complètent les missions spatiales antérieures consacrées à l’étude du rayonnement de fond cosmique micro-ondes (CMB), le rayonnement fossile laissé par le Big Bang, qui a donné un aperçu détaillé des débuts de l’histoire du cosmos.

En plus de cartographier la structure magnétique de la Voie lactée, les données QUIJOTE se sont également révélées utiles dans d’autres scénarios. Les nouvelles données sont également un outil unique pour étudier l’émission anormale de micro-ondes (AME), un type d’émission détecté pour la première fois il y a 25 ans. On pense que l’AME est produit par la rotation de très petites particules de poussière dans le milieu interstellaire, qui ont tendance à être orientées par la présence du champ magnétique galactique.

Les nouveaux résultats ont permis à l’équipe d’obtenir des informations sur la structure du champ magnétique de la Voie lactée, ainsi que d’aider à comprendre les processus énergétiques qui ont eu lieu près de la naissance de l’Univers. Pour mesurer les signaux de cette époque, les scientifiques doivent d’abord éliminer le voile d’émission associé à notre propre Galaxie. Les nouvelles cartes fournies par QUIJOTE font exactement cela, nous permettant de mieux comprendre ces signaux insaisissables de l’Univers au sens large.

Les cartes de QUIJOTE ont également permis l’étude d’un excès d’émission de micro-ondes récemment détecté depuis le centre de notre Galaxie. L’origine de cette émission est actuellement inconnue, mais elle pourrait être liée aux processus de désintégration des particules de matière noire. Avec QUIJOTE, l’équipe a confirmé l’existence de cet excès de rayonnement et a trouvé des preuves qu’il pourrait être polarisé.

Enfin, les nouvelles cartes de QUIJOTE ont permis l’étude systématique de plus de 700 sources d’émission radio et micro-ondes, d’origine galactique et extragalactique, ce qui signifie que les données aident les scientifiques à déchiffrer les signaux venant d’au-delà de notre galaxie, y compris les micro-ondes cosmiques. rayonnement de fond.

« Ces nouvelles cartes donnent une description détaillée dans une nouvelle gamme de fréquences, de 10 à 40 GHz, en complément de celles des missions spatiales telles que Planck et WMAP », commente José Alberto Rubiño, scientifique principal de la collaboration QUIJOTE. « Nous avons caractérisé l’émission synchrotron de notre Galaxie avec une précision sans précédent. Ce rayonnement est le résultat de l’émission par des particules chargées se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière dans le champ magnétique galactique. Ces cartes, le résultat de près de 9 000 heures d’observation , sont un outil unique pour étudier le magnétisme dans l’univers », ajoute-t-il.

« L’un des résultats les plus intéressants que nous ayons trouvés est que l’émission synchrotron polarisée de notre Galaxie est beaucoup plus variable qu’on ne le pensait », commente Elena de la Hoz, chercheuse à l’Instituto de Física de Cantabria (IFCA). « Les résultats que nous avons obtenus sont une référence pour aider les futures expériences à faire des détections fiables du signal CMB », ajoute-t-elle.

« Des preuves scientifiques suggèrent que l’Univers a traversé une phase d’expansion rapide, appelée inflation, une fraction de seconde après le Big Bang. Si cela est correct, nous nous attendrions à trouver des conséquences observables lorsque nous étudierons la polarisation du micro-onde cosmique. Il est difficile de mesurer ces caractéristiques attendues, car elles sont de petite amplitude, mais aussi parce qu’elles sont moins brillantes que l’émission polarisée de notre propre galaxie. note Rubiño, « Cependant, si nous les mesurons enfin, nous aurons des informations indirectes sur les conditions physiques dans les tout premiers stades de notre Univers, lorsque les échelles d’énergie étaient beaucoup plus élevées que celles auxquelles nous pouvons accéder ou étudier depuis le sol. Cela a d’énormes implications pour notre compréhension de la physique fondamentale. »

« Les cartes de QUIJOTE ont également permis l’étude de l’émission micro-onde du centre de notre Galaxie. Récemment, un excès d’émission micro-onde a été détecté dans cette région, dont l’origine est inconnue, mais dont l’origine pourrait être liée aux processus de désintégration de particules de matière noire. Avec QUIJOTE, nous avons confirmé l’existence de cet excès de rayonnement, et avons trouvé des preuves qu’il pourrait être polarisé », commente Federica Guidi, chercheuse à l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP, France).

Le travail apparaît dans « QUIJOTE scientifique résultats—IV. Une étude du ciel du nord en intensité et polarisation à 10-20 GHz avec l’instrument multi-fréquence, » Rubiño-Martin et al., publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.