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Des cordes magnétiques géantes dans le halo d'une galaxie

nov. 26 2019

Image composite par Jayanne English de l'University of Manitoba, avec les données radio NRAO VLA de Silvia Carolina Mora-Partiarroyo et Marita Krause du Max-Planck Institute for Radioastronomy. Les observations font partie du projet Continuum HAlos in Nearby Galaxies -- an EVLA Survey (CHANG-ES). Les données optiques viennent du Mayall 4-meter telescope, obtenues par Maria Patterson et Rene Walterbos de la New Mexico State University. Arpad Miskolczi de l'University of Bochum a fourni le logiciel pour tracer les lignes de champ magnétique.

Cette image de la «galaxie de la Baleine» (NGC 4631), obtenue avec le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation, révèle les filaments du champ magnéttique de la galaxie jaillissant au dessus et en dessous du disque de la galaxie. La galaxie spirale est vue par la tranche, avec son disque d'étoiles représenté en rose. Les filaments, représentés en vert et bleu, s'étendent au-delà du disque, dans le halo étendu de la galaxie. Le vert indique des filaments dont le champ magnétique pointe à peu près dans notre direction, et le bleu ceux dont le champ magnétique pointe à l'opposé. Ce phénomène, avec un champ dont la direction varie alternativement, n'avait jamais été observé jusqu'à présent dans le halo d'une galaxie.

"C'est la première fois que nous détectons clairement ce que les astronomes appellent des champs magnétiques cohérents à grande échelle aussi loin dans le halo d'une galaxie spirale, avec des lignes de champ alignées dans la même direction sur des distances de mille années-lumière. Nous voyons même un motif régulier de changements de direction de ce champ" dit Marita Krause, du Max-Planck Institute for Radioastronomy à Bonn, Allemagne.

Une équipe internationale d'astronomes faisant partie d'un projet nommé Continuum HAlos in Nearby Galaxies -- an EVLA Survey (CHANG-ES), pilotée par Judith Irwin de la Queen's University à Ontario, dit que l'image indique un champ magnétique cohérent à grande échelle, généré par une dynamo à l'intérieur de la galaxie, et qui spirale au loin vers l'extérieur sous la forme de cordes magnétiques géantes perpendiculaires au disque.

«Quand on pense à une galaxie spirale, on ne pense pas forcément aux champs magnétiques. Mais il le faudrait!» dit Yelena Stein, de l'Observatoire astronomique de Strasbourg. «Le projet CHANG-ES révèle des champs magnétiques à grande échelle, qui couvrent presque la totalité du disque formant des étoiles dans les galaxies spirales. Cette image spectaculaire est la première détection de renversements du champ magnétique dans le halo, et vient compléter un de mes derniers résultats, qui fut la première détection de renversements du champ magnétique dans le disque d'une galaxie externe».

«Nous sommes un peu comme l'aveugle essayant de décrire un éléphant, car chaque fois que nous regardons la galaxie sous un nouvel angle, nous faisons une conclusion différente sur sa nature! Cependant, il semble que nous nous trouvions dans une de ces rares occasions où une théorie classique, à propos de générateurs de champs magnétiques appelés dynamos, avait prédit assez bien les observations de NGC 4631. Notre modèle de dynamo produit des champs magnétiques spiralant dans le halo qui sont dans la continuité des bras spiraux normaux dans le disque de la galaxie», dit Richard Henriksen, de la Queen's University.

Les scientifiques continuent leur travail pour affiner leur compréhension de la structure complète du champ magnétique de la galaxie.

L'image a été obtenue en combinant des données de plusieurs observations, avec les antennes géantes du VLA disposées dans différentes configurations, afin de montrer à la fois les grandes structures et les détails plus fins dans la galaxie. Les ondes radio émises naturellement par la galaxie ont été analysées pour révéler les champs magnétiques, ainsi que leur orientation.

Les scientifiques disent que les techniques utilisées pour déterminer la direction des lignes de champ magnétique, illustrées par cette image, pourront maintenant être utilisées dans d'autres galaxies pour déterminer si de tels champs magnétiques cohérents dans les halos galactiques sont ou non fréquents, ainsi que pour tracer leur forme.

L'élaboration d'une telle image, disent-ils, peut permettre de répondre à des questions importantes telles la façon dont les galaxies acquièrent leur champ magnétique, et si tous les champs sont produits par un effet dynamo. Les champs dans les halos de galaxies pourraient-ils lever le voile sur l'origine mystérieuse des champs magnétiques intergalactiques encore plus intenses qui ont été observés?

NGC 4631, située à 25 million d'années-lumière de la Terre dans la constellation des Chiens de chasse, fait environ 80,000 années-lumière de diamètre, soit un peu moins que notre Voie Lactée. Elle fut découverte par le célèbre astronome anglais Sir William Herschel en 1787. L'image montre aussi un compagnon, NGC 4627, une petite galaxie elliptique juste au dessus de NGC 4631.

Le National Radio Astronomy Observatory est une infrastructure de la National Science Foundation, gérée en partenariat avec Associated Universities, Inc.


Les résultats sont parus dans le journal Astronomy & Astrophysics.
CHANG-ES XV: https://arxiv.org/abs/1910.07590

Les modèles théoriques sont décrits dans Woodfinden et al. 2019 MNRAS, 487, 1498.
https://arxiv.org/abs/1905.13028

Contact média :

(en anglais)    Dave Finley, Public Information Officer
   +1 (575) 835-7302
    dfinley@nrao.edu

Contact scientifique :

   Yelena Stein
  +33  (0)3 68 85 24 55
   yelena.stein@astro.unistra.fr

    Jayanne English  
  +1 (204) 474-7105   
  Jayanne.English@umanitoba.ca

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