Avez-vous déjà rêvé de parier 150 000 $ ? Si vous avez raison, vous ouvrez une nouvelle fenêtre sur l’univers. Mais si vous avez tort, vous venez de perdre beaucoup d’argent et de temps.
C’est exactement ce qu’a fait mon équipe lorsque nous avons pointé le télescope Keck vers l’observatoire de Mauna Kea à Hawaï vers ce qui ressemblait à du vide spatial, dans l’espoir de révéler le gaz caché qui enveloppe toutes les galaxies de l’univers. Les acclamations ont retenti dans la salle de contrôle lorsque nous avons réalisé que notre pari avait été payant.
Dans une étude publiée aujourd’hui dans Astronomie de la naturenous révélons la première image détaillée du voile de gaz entourant une galaxie, s’étendant sur 100 000 années-lumière dans l’espace « vide ». Si notre propre Voie Lactée possède un halo similaire, il est probable qu’il interagisse déjà avec le halo de notre voisine galactique la plus proche, Andromède.
La majeure partie de l’univers n’est pas constituée d’étoiles brillantes
La majeure partie de la matière présente dans l’Univers ne se trouve pas dans les étoiles brillantes qui composent les images spectaculaires des galaxies que nous voyons. D’une part, les galaxies sont entourées de matière noire, que les astronomes considèrent comme une sorte de particule exotique invisible.
Mais la majeure partie de la matière normale ne se trouve pas dans les étoiles, mais dans de gigantesques nuages de gaz qui entourent les galaxies.
Nous pensons que ces halos autour des galaxies contiennent jusqu’à 70 à 90 % de la matière normale de l’univers (constituée principalement d’hydrogène, d’hélium, de carbone, d’azote et d’oxygène gazeux).
Comprendre ce gaz diffus, où toutes les étoiles et planètes que nous voyons ont vu le jour, nous aide à mieux comprendre notre propre histoire, à plus grande échelle.
Cependant, ce halo de gaz s’étend sur de vastes zones de l’espace, ce qui le rend extrêmement faible. En fait, il est 10 000 à 100 000 fois plus faible que les parties brillantes des galaxies.
Nous connaissons ces halos de gaz depuis les années 1950, lorsque les astronomes ont découvert qu’ils absorbaient certaines fréquences de lumière qui les traversaient.
Cependant, ces mesures réduisent des régions gigantesques de l’espace s’étendant sur des centaines de milliers d’années-lumière en un seul point. Nous en savions donc très peu sur la taille ou la forme exacte des halos, ou sur la façon dont le gaz circule entre eux et leurs galaxies hôtes.
Comment voir un halo galactique
Pendant longtemps, on a cru qu’il était impossible de capturer une image des halos. Cependant, cela a changé avec le développement d’un nouveau type de spectrographe, un appareil permettant de visualiser le spectre des différentes longueurs d’onde de la lumière dans une image, appelé « spectrographe ».trancheur d’images » . «
Le slicer d’images nous permet de prendre des images spectroscopiques de régions du ciel nocturne à des niveaux beaucoup plus faibles que les instruments de la génération précédente.
Une équipe dirigée par Chris Martin de Caltech (l’un de nos collaborateurs sur ce projet) a construit un spectrographe ultra-faible appelé Keck Cosmic Web Imager et l’a installé sur le télescope Keck. Le Keck est l’un des plus grands télescopes optiques au monde, et son emplacement au sommet du volcan Mauna Kea à Hawaï est l’un des meilleurs sites astronomiques au monde.
Grâce au nouvel appareil en place, nous sommes capables de voir des choses extrêmement faibles dans le ciel.
Nous avons utilisé cet instrument pour observer pendant une nuit entière l’espace apparemment vide autour d’une galaxie. Nous avons ensuite effectué un travail intense d’analyse des données, car nous travaillions aux limites de ce que le télescope pouvait faire.
Le mérite revient ici à Nikki Nielsen, aujourd’hui professeur à l’Université d’Oklahoma, qui a dirigé l’analyse des données et la rédaction de l’article lorsqu’elle travaillait dans notre équipe à l’Université de Swinburne. À notre grande joie, le pari a été payant et nous a permis de générer une image du halo de gaz autour d’une galaxie.
À quoi ressemble le voile de gaz autour des galaxies ?
Notre équipe a pris des images de la lueur de l’hydrogène et de l’oxygène gazeux sur une région dix fois plus grande que ce qu’on appellerait normalement une « galaxie ».
C’était passionnant ! D’abord parce que cela confirmait l’idée selon laquelle la majeure partie de la matière ordinaire de l’univers se trouve dans ces halos diffus de gaz.
Nous avons également constaté que la galaxie ne disparaît pas en douceur dans le halo environnant. Il y a une rupture abrupte de l’un à l’autre.
Dans le passé, la nature de cette transition a fait l’objet de nombreux débats. Dans nos données, il est facile de voir un changement brutal près de la limite où se trouvent la grande majorité des étoiles.
Pourquoi pouvons-nous voir le halo ?
Il reste encore un mystère quant à la raison pour laquelle nous pouvons voir ce gaz. Il brille, mais nous ne savons pas pourquoi.
Nous observons souvent la lueur du gaz d’hydrogène à l’intérieur d’une galaxie, mais nous savons qu’il brille parce qu’il a été réchauffé par un fort rayonnement provenant d’étoiles proches. En dehors d’une galaxie, cependant, il n’y a pas assez d’étoiles proches pour chauffer suffisamment le gaz pour expliquer la lueur que nous voyons.
Il est possible que le halo soit constitué de courants de gaz se déplaçant dans des directions différentes. Lorsque les courants entrent en collision à grande vitesse, le choc les fait briller.
Une autre possibilité est que certaines étoiles très lourdes et certains trous noirs (tous deux situés à l’intérieur des galaxies) produisent de très grandes quantités de lumière ultraviolette. Une partie de cette lumière peut s’échapper de la galaxie et pourrait fournir une sorte d’éclairage UV ambiant de fond pour le cosmos.
Associé à des flux de gaz se déplaçant rapidement, le fond ultraviolet pourrait être suffisant pour produire la lueur que nous avons observée, mais il faudra davantage d’observations pour en être sûr.
Cet article est republié à partir de La Conversation sous licence Creative Commons. Lire la suite article original.