Découverte de nouvelles structures de champ magnétique cosmique dans la galaxie NGC 4217

Les galaxies spirales telles que notre Voie lactée peuvent avoir des champs magnétiques tentaculaires. Il existe diverses théories sur leur formation, mais jusqu’à présent, le processus n’est pas bien compris. Une équipe de recherche internationale a maintenant analysé en détail le champ magnétique de la galaxie semblable à la Voie lactée NGC 4217 sur la base d’observations radioastronomiques et a découvert des structures de champ magnétique encore inconnues. Les données suggèrent que la formation d’étoiles et les explosions d’étoiles, appelées supernovae, sont responsables des structures visibles.

L’équipe dirigée par le Dr Yelena Stein de la Ruhr-Universität Bochum, le Centre de données astronomiques de Strasbourg et le Max Planck Institute for Radio Astronomy à Bonn avec des collègues américano-américains et canadiens, a publié son rapport dans la revue Astronomie et astrophysique, mis en ligne le 21 juillet 2020.

Les données analysées avaient été compilées dans le cadre du projet «Halos de continuum dans les galaxies voisines», où des ondes radio ont été utilisées pour mesurer 35 galaxies. «La galaxie NGC 4217 nous intéresse particulièrement», explique Yelena Stein, qui a débuté l’étude à la Chaire d’astronomie de la Ruhr-Universität Bochum sous la direction du professeur Ralf-Jürgen Dettmar et qui travaille actuellement au Centre de données astronomiques de Strasbourg. NGC 4217 est similaire à la Voie lactée et n’est qu’à environ 67 millions d’années-lumière, ce qui signifie relativement proche de celle-ci, dans la constellation d’Ursa Major. Les chercheurs espèrent donc transférer avec succès certaines de leurs découvertes dans notre galaxie d’origine.

Champs magnétiques et origines de la formation d’étoiles

Lors de l’évaluation des données de NGC 4217, les chercheurs ont trouvé plusieurs structures remarquables. La galaxie a une structure de champ magnétique en forme de X, qui a également été observée dans d’autres galaxies, s’étendant loin du disque de la galaxie, à savoir plus de 20 000 années-lumière.

En plus de la forme en X, l’équipe a trouvé une structure en hélice et deux grandes structures à bulles, également appelées superbubbles. Ces derniers proviennent d’endroits où de nombreuses étoiles massives explosent en supernovae, mais aussi où se forment des étoiles qui émettent des vents stellaires dans le processus. Les chercheurs soupçonnent donc un lien entre ces phénomènes.

«Il est fascinant que nous découvrions des phénomènes inattendus dans chaque galaxie chaque fois que nous utilisons des mesures de polarisation radio», souligne le Dr Rainer Beck du MPI pour la radioastronomie à Bonn, l’un des auteurs de l’étude. « Ici, dans NGC 4217, ce sont d’énormes bulles de gaz magnétiques et un champ magnétique hélicoïdal qui spirale vers le haut dans le halo de la galaxie. »

L’analyse a en outre révélé de grandes structures en boucle dans les champs magnétiques de toute la galaxie. «Cela n’a jamais été observé auparavant», explique Yelena Stein. « Nous soupçonnons que les structures sont causées par la formation d’étoiles, car à ces endroits, la matière est éjectée vers l’extérieur. »

L’image montre les structures de champ magnétique

Pour leur analyse, les chercheurs ont combiné différentes méthodes qui leur ont permis de visualiser les champs magnétiques ordonnés et chaotiques de la galaxie à la fois le long de la ligne de visée et perpendiculairement à celle-ci. Le résultat était une image complète des structures.

Pour optimiser les résultats, Yelena Stein a combiné les données évaluées au moyen de la radioastronomie avec une image de NGC 4217 prise dans le domaine de la lumière visible. L’image est disponible en téléchargement sur le site Web. «La visualisation des données était importante pour moi», souligne Stein. « Parce que lorsque vous pensez aux galaxies, les champs magnétiques ne sont pas la première chose qui vous vient à l’esprit, bien qu’ils puissent être gigantesques et afficher des structures uniques. L’image est censée déplacer les champs magnétiques plus au point. »