Champ magnétique hélicoïdal enveloppant le nuage moléculaire à Orion. Crédit image: NRAO / AUI / NSF Cliquez pour agrandir
Les astronomes ont annoncé aujourd'hui (jeudi 12 janvier) ce qui pourrait être la première découverte d'un champ magnétique hélicoïdal dans l'espace interstellaire, enroulé comme un serpent autour d'un nuage de gaz dans la constellation d'Orion.
"Vous pouvez considérer cette structure comme un Slinky magnétique géant enroulé autour d'un long nuage interstellaire en forme de doigt", a déclaré Timothy Robishaw, étudiant diplômé en astronomie à l'Université de Californie à Berkeley. «Les lignes de champ magnétique sont comme des élastiques tendus; la tension serre le nuage dans sa forme filamenteuse. »
Les astronomes espèrent depuis longtemps trouver des cas spécifiques dans lesquels les forces magnétiques influencent directement la forme des nuages interstellaires, mais selon Robishaw, "les télescopes n'ont tout simplement pas été à la hauteur ... jusqu'à présent".
Les résultats fournissent la première preuve de la structure du champ magnétique autour d'un nuage interstellaire de forme filamentaire connu sous le nom de nuage moléculaire d'Orion.
L'annonce faite aujourd'hui par Robishaw et Carl Heiles, professeur d'astronomie à l'UC Berkeley, a été faite lors d'une présentation à la réunion de l'American Astronomical Society à Washington, D.C.
Les nuages moléculaires interstellaires sont les lieux de naissance des étoiles, et le nuage moléculaire d'Orion contient deux de ces pépinières stellaires - une dans la ceinture et une autre dans l'épée de la constellation d'Orion. Les nuages interstellaires sont des régions denses encastrées dans un milieu externe de densité beaucoup plus faible, mais les nuages interstellaires «denses» sont, selon les normes de la Terre, un vide parfait. En combinaison avec les forces magnétiques, c'est la grande taille de ces nuages qui fait assez de gravité pour les rassembler pour faire des étoiles.
Les astronomes savent depuis un certain temps que de nombreux nuages moléculaires sont des structures filamenteuses dont les formes sont soupçonnées d'être sculptées par un équilibre entre la force de gravité et les champs magnétiques. En faisant des modèles théoriques de ces nuages, la plupart des astrophysiciens les ont traités comme des sphères plutôt que comme des filaments en forme de doigts. Cependant, un traitement théorique publié en 2000 par les Drs. Jason Fiege et Ralph Pudritz de l'Université McMaster ont suggéré que, lorsqu'ils sont traités correctement, les nuages moléculaires filamentaires devraient présenter un champ magnétique hélicoïdal autour de l'axe long du nuage. Il s'agit de la première confirmation observationnelle de cette théorie.
"Mesurer les champs magnétiques dans l'espace est une tâche très difficile", a déclaré Robishaw, "parce que le champ dans l'espace interstellaire est très faible et parce qu'il existe des effets de mesure systématiques qui peuvent produire des résultats erronés."
La signature d'un champ magnétique pointant vers ou loin de la Terre est connue sous le nom d'effet Zeeman et est observée comme la division d'une ligne de radiofréquence.
"Une analogie serait lorsque vous balayez le cadran radio et que vous obtenez la même station séparée par un petit espace vide", a expliqué Robishaw. "La taille de l'espace vide est directement proportionnelle à la force du champ magnétique à l'emplacement dans l'espace où la station est diffusée."
Le signal, dans ce cas, est diffusé à 1420 MHz sur le cadran radio par l'hydrogène interstellaire - l'atome le plus simple et le plus abondant de l'univers. L'émetteur est situé à 1750 années-lumière dans la constellation d'Orion.
L’antenne qui a reçu ces transmissions radio est le Green Bank Telescope (GBT) de la National Science Foundation, exploité par le National Radio Astronomy Observatory. Le télescope, 148 mètres (485 pieds) de hauteur et avec une antenne de 100 mètres (300 pieds) de diamètre, est situé en Virginie-Occidentale où 13 000 miles carrés ont été mis de côté comme la National Radio Quiet Zone. Cela permet aux radioastronomes d'observer les ondes radio provenant de l'espace sans interférence de signaux d'origine humaine.
En utilisant le GBT, Robishaw et Heiles ont observé des ondes radio le long de tranches à travers le nuage moléculaire d'Orion et ont constaté que le champ magnétique inversait sa direction, pointant vers la Terre sur le côté supérieur du nuage et loin de lui sur le fond. Ils ont utilisé des observations précédentes de la lumière des étoiles pour inspecter l'orientation du champ magnétique devant le nuage. (Il n'y a aucun moyen d'obtenir des informations sur ce qui se passe derrière le nuage, car le nuage est si dense que ni la lumière optique ni les ondes radio ne peuvent y pénétrer.) Quand ils ont combiné toutes les mesures disponibles, l'image a émergé d'un motif de tire-bouchon qui s'enroule autour du nuage .
«Ces résultats étaient incroyablement excitants pour moi pour un certain nombre de raisons», a déclaré Robishaw. "Il y a le résultat scientifique d'une structure de champ hélicoïdal. Ensuite, il y a la mesure réussie: ce type d'observation est très difficile, et il a fallu des dizaines d'heures sur le télescope juste pour comprendre comment cette énorme parabole répond aux ondes radio polarisées qui sont la signature d'un champ magnétique. "
Les résultats de ces enquêtes ont suggéré à Robishaw et Heiles que le GBT est non seulement sans précédent parmi les grands radiotélescopes pour mesurer les champs magnétiques, mais il est le seul à pouvoir détecter de manière fiable les champs magnétiques faibles.
Heiles a averti qu'il existe une autre explication possible à la structure du champ magnétique observé: le champ pourrait être enroulé autour de l'avant du nuage.
"C'est un objet très dense", a déclaré Heiles. "Il se trouve également qu'il se trouve à l'intérieur de la coquille évidée d'une très grande onde de choc qui s'est formée lorsque de nombreuses étoiles ont explosé dans la constellation voisine d'Eridan."
Cette onde de choc aurait emporté le champ magnétique avec lui, a-t-il dit, «jusqu'à ce qu'elle atteigne le nuage moléculaire! Les lignes de champ magnétique seraient étirées sur la face du nuage et enroulées sur les côtés. La signature d'une telle configuration serait très similaire à ce que nous voyons maintenant. Ce qui nous convainc vraiment qu'il s'agit d'un champ hélicoïdal, c'est qu'il semble y avoir un angle de tangage constant par rapport aux lignes de champ à travers la face du nuage. »
Cependant, la situation peut être clarifiée par de nouvelles recherches. Robishaw et Heiles prévoient d'étendre leurs mesures dans ce nuage et d'autres en utilisant le GBT. Ils collaboreront également avec des collègues canadiens pour utiliser la lumière des étoiles pour mesurer le champ à travers la face de ce nuage et d'autres nuages.
"L'espoir est de fournir suffisamment de preuves pour comprendre quelle est la véritable structure de ce champ magnétique", a déclaré Heiles. "Une compréhension claire est essentielle pour vraiment comprendre les processus par lesquels les nuages moléculaires forment des étoiles dans la galaxie de la Voie lactée."
La recherche a été financée par la National Science Foundation.
