Une vue sans précédent du cœur de notre galaxie

L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array a livré son observation la plus ambitieuse à ce jour : une mosaïque impressionnante de la zone moléculaire centrale de la Voie lactée qui s'étend sur plus de 650 années-lumière. L'image, décrite comme la plus grande observation ALMA jamais assemblée, révèle la chimie cachée et la structure de la région entourant le trou noir supermassif de notre galaxie avec un détail extraordinaire.

La mosaïque a été assemblée à partir de nombreuses observations individuelles, pièces ensemble comme un puzzle cosmique pour créer une vue qui s'étend à travers le ciel aussi large que trois pleines lunes placées côte à côte. C'est la première fois qu'une si grande région du centre galactique a été observée avec la précision d'ALMA, et les données résultantes ont déjà produit cinq articles publiés dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, avec un sixième en révision finale.

"C'est la première fois que nous avons pu voir toute l'étendue des structures moléculaires alimentant le cœur de notre galaxie," a déclaré Steve Longmore, professeur d'astrophysique à l'Université John Moores de Liverpool et chef du sondage ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES). L'ensemble de données a été rendu publiquement disponible via le portail des sciences d'ALMA, permettant aux chercheurs du monde entier de l'explorer pour faire des découvertes.

Filaments de gaz froid et formation d'étoiles

La caractéristique la plus frappante visuellement de la mosaïque est le réseau complexe de filaments de gaz moléculaire froid qui traversent le centre galactique. Ces filaments, qui avaient été observés auparavant dans des études plus petites et fragmentaires, sont révélés dans leur pleine étendue pour la première fois. Ils forment une structure en toile d'araignée qui canalise le gaz des régions externes de la zone moléculaire centrale vers les amas denses où naissent les nouvelles étoiles.

Comprendre comment le gaz s'écoule à travers ces filaments est crucial pour comprendre la formation d'étoiles au centre de la Voie lactée. Le centre galactique est un environnement vastement différent du quartier relativement calme où réside notre système solaire. Les températures sont plus élevées, les champs magnétiques sont plus forts, et l'influence gravitationnelle du trou noir supermassif, Sagittarius A*, façonne la dynamique de tout ce qui se trouve à sa portée.

Malgré ces conditions extrêmes, les étoiles se forment bel et bien au centre galactique, bien qu'à des taux et par des processus qui peuvent différer considérablement de la formation d'étoiles ailleurs dans la galaxie. Le sondage ACES fournit les données nécessaires pour cartographier ces processus en détail, traçant comment le gaz froid est collecté, comprimé et finalement s'effondre en nouveaux objets stellaires.

Un trésor chimique

Au-delà de la structure physique des filaments de gaz, le sondage ALMA a détecté des dizaines de molécules différentes dans toute la zone moléculaire centrale. L'inventaire chimique va des composés simples comme le monoxyde de silicium, qui tracent des événements violents comme les chocs de supernova, aux molécules organiques complexes incluant le méthanol, l'acétone et l'éthanol.

La présence de ces molécules organiques complexes au centre galactique est significative pour l'astrochimie. Bien que de telles molécules aient été détectées dans des régions plus petites auparavant, le sondage ACES cartographie leur distribution dans toute la zone moléculaire centrale pour la première fois. Cela permet aux chercheurs d'étudier comment la complexité chimique varie entre différents environnements physiques, des filaments externes relativement calmes aux régions turbulentes près du trou noir supermassif.

Le méthanol, l'acétone et l'éthanol sont tous des molécules qui jouent des rôles dans les voies chimiques qui mènent à des composés organiques encore plus complexes. Leur abondance au centre galactique suggère que les éléments constitutifs de la chimie prébiotique sont largement répandus même dans les environnements les plus extrêmes que notre galaxie a à offrir, une découverte avec des implications pour la compréhension des origines chimiques de la vie.

La technologie derrière l'observation

ALMA, situé dans le désert d'Atacama au Chili à une altitude d'environ 5 000 mètres, est le télescope le plus puissant du monde pour observer l'univers aux longueurs d'onde millimétriques et sub-millimétriques. Ces longueurs d'onde sont invisibles à l'œil humain et aux télescopes optiques, mais sont idéales pour étudier le gaz froid et la poussière, les matières premières à partir desquelles se forment les étoiles et les planètes.

Le centre galactique est effectivement invisible aux longueurs d'onde optiques car des nuages denses de poussière interstellaire bloquent la lumière visible de passer à travers. Aux longueurs d'onde radio qu'ALMA observe, cependant, cette poussière est transparente, permettant au télescope de voir à travers le matériau obscurcissant et de révéler les structures et les processus cachés derrière.

Assembler la mosaïque a été une réussite technique importante. Le champ de vision d'ALMA à un moment donné est relativement petit, donc observer une région aussi grande que la zone moléculaire centrale nécessitait de nombreux pointages individuels qui devaient être soigneusement étalonnés et assemblés. L'ensemble de données résultant est énorme, contenant des informations sur la structure physique et la composition chimique du gaz dans toute la région d'observation.

Qu'y a-t-il ensuite

Le sondage ACES devrait générer des découvertes pendant des années à venir. L'ensemble de données publiquement diffusé contient beaucoup plus d'informations que n'importe quel groupe de recherche unique ne peut analyser, et l'équipe a explicitement conçu le sondage pour être une ressource communautaire. Les chercheurs du monde entier peuvent télécharger les données et mener leurs propres analyses, recherchant des phénomènes et des motifs que l'équipe originale n'avait peut-être pas anticipés.

Les chercheurs clés Ashley Barnes et Katharina Immer de l'Observatoire européen austral ont mené des efforts pour cataloguer les espèces moléculaires détectées dans le sondage et cartographier leurs distributions spatiales. Leur travail, ainsi que les contributions de la communauté astronomique plus large, construira progressivement une image complète des processus physiques et chimiques opérant au cœur de notre galaxie.

Pour les astronomes, la mosaïque représente à la fois une fin et un commencement. C'est l'aboutissement d'années d'observation et de traitement des données, mais c'est aussi le point de départ d'une nouvelle ère de recherche sur le centre galactique. Avec l'étendue complète de la zone moléculaire centrale cartographiée à la résolution d'ALMA, les chercheurs peuvent maintenant poser et répondre à des questions sur le cœur de notre galaxie qui étaient auparavant impossibles à aborder.

Cet article est basé sur les rapports de Phys.org. Lire l'article original.