Les galaxies ont aussi des champs magnétiques ! Images ici

Lumière jaune et rose en vue horizontale d

Agrandir. | La galaxie NGC 5775 et son champ magnétique sont vus ensemble dans cette image composite, qui est réalisée via les données radio du Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) près de Socorro, Nouveau-Mexique, superposée à une image optique du télescope spatial Hubble. Ce composite a remporté la 2e place dans un Observatoire national de radioastronomieconcours d'imagespour célébrer les 40 ans de VLA. Image via Jayanne Anglais/NRAO/ TVH /J.Irwin et al.

Jusqu'à récemment, mesurer des champs magnétiques faibles pour des galaxies lointaines était une chose extrêmement difficile à faire. Les télescopes n'étaient tout simplement pas assez sensibles pour enregistrer des signaux aussi faibles. En 2011, cependant, le célèbre Very Large Array (VLA) l'observatoire radio du Nouveau-Mexique a été mis à jour et équipé d'un nouveaucorrélateur(un nouveau « cerveau », plus ou moins), plus un nouveaula fibre optiqueet électronique. Les rénovations ont permis au VLA d'observer sur une portion beaucoup plus large de la partie radio duspectre électromagnétiquequ'avant. En conséquence, les astronomes ont commencé à sonder legrands halos de gazgalaxies environnantes. Et ils ont détecté - et commencé à visualiser - les vastes champs magnétiques qui s'étendent loin dans ces halos.

Si vous voulez observer les champs magnétiques insaisissables qui s'étendent des galaxies, ce n'est pas si pratique à regarderface à faceles galaxies, c'est-à-dire les galaxies que nous voyons du dessus ou du dessous de leur disque. Les faibles émissions des champs magnétiques des galaxies de face sont noyées dans les émissions lumineuses des étoiles provenant des disques de ces galaxies. Au lieu de cela, il est plus pratique de regarderbord à bordgalactique. Lorsque les astronomes voient une galaxie de côté, ils peuvent voir plus clairement le faible halo au-dessus et au-dessous du disque plat de la galaxie. Ensuite, ils peuvent mesurer l'émission radio spéciale causée par le champ magnétique de la galaxie.

Deux galaxies, l

Un exemple de galaxie de face est montré dans l'image de gauche (NGC 3344) et un exemple de galaxie de face dans l'image de droite (NGC 891). Ce dernier a l'orientation optimale pour que les astronomes détectent les champs magnétiques au-dessus et au-dessous du disque de la galaxie. Images viaBloc Adam/ Mount Lemmon SkyCenter/ Université de l'Arizona/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0 US) etqui regarde/ Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0).

Regardez à nouveau l'image tout en haut de cette page. La galaxie NGC 5775 est une galaxie de bord. Il est relativement proche de nous, au fur et à mesure des galaxies, à 94 millionsAnnées lumière. C'est pourquoi le VLA a réussi à capturer des données qui nous permettent de voir le halo de cette galaxie et son champ magnétique en détail. L'image radio est superposée à une image optique de laLe télescope spatial Hubbledu disque plat de la galaxie. Vous pouvez voir des bulles rosâtres de gaz chaud dans le disque. Ces bulles sont les berceaux derayons cosmiquesqui voyagent comme des vents et aident à former le grand halo de la galaxie, qui est visible dans leradiopartie du spectre électromagnétique et donc visible pour le VLA nouvellement mis à jour.

Plusieurs grands radiotélescopes blancs de type plat pointant vers le ciel bleu clair.

Mises à jour du Very Large Array - renommé enKarl G. Jansky Très Grand Tableau, mais toujours connu des astronomes commele VLA– a permis aux champs magnétiques à la périphérie des galaxies de commencer à être sondés. Image de Theresa Wiegert.

Certains des rayons cosmiques de NGC 5775 sont captés par lelignes de champ magnétiquedans le halo de la galaxie. Les lignes de champ magnétique indiquent la direction de la force magnétique : par exemple, si de fortes lignes de champ magnétique affectaient une boussole terrestre, elles indiqueraient à l'aiguille de votre boussole dans quelle direction pointer. C'est pourquoi une aiguille de boussole pointe vers le nord.



Barre horizontale rouge avec des lignes noires partant des extrémités.

Une barre aimantée avec de la limaille de fer alignée montrant les lignes de champ magnétique. De la même manière, le rayonnement d'électrons très rapides - les rayons cosmiques - trace des lignes de champ magnétique galactique lorsqu'ils s'enroulent autour d'eux. Image viaÉchange de pile physique.

Dans l'image de la galaxie en haut, nous voyons les lignes de champ magnétique comme des « lignes de flux ». C'est à partir de ces lignes de force magnétique que s'écoule l'émission radio, qui sera ensuite captée par le VLA. Les lignes de champ s'éloignent de manière inattendue, jusqu'à 26 000 années-lumière du disque de la galaxie NGC 5775. C'est un quart de la taille de la galaxie elle-même !

Notez que, dans les images de cet article, les lignes d'écoulement du champ magnétique d'une galaxie ressemblent un peu aux 'rideaux' de lumière chatoyants parfois observés dansaurore, ou les aurores boréales. Comme l'aiguille de votre boussole, les aurores sont dirigées par des lignes de force dans le champ magnétique terrestre.

D'autres planètes ont aussi des aurores ; Jupiter a un champ magnétique incroyablement puissant, 14 fois plus fort que celui de la Terre !

En comparaison, les champs magnétiques trouvés dans les galaxies sont de l'ordre d'un million de foisplus faibleque celui de la Terre. Vous verrez donc peut-être qu'il est étonnant que nous puissions détecter une telle chose à des millions d'années-lumière.

Galaxie diagonale sur fond noir, avec de très nombreuses lignes vaporeuses vertes qui s

Voici une autre galaxie dont le champ magnétique a été imagé à l'aide des observations du VLA. Cette image montre un gros plan de NGC 4666 en optique tel qu'observé par Hubble, avec une image radio VLA des lignes de champ magnétique superposées en vert. Cette galaxie, située à 86 millionsAnnées lumièrede nous, produit beaucoup plus d'étoiles par an que la Voie lactée et s'appelle ungalaxie d'étoiles. Son halo avec le champ magnétique qui l'accompagne est énorme, s'étendant sur 22 000 années-lumière du disque. Dans cette galaxie, les astronomes ont également découvert que le champ magnétique change de direction dans le disque. Cette image a reçu une mention honorable dans le récentconcours d'imagesde l'Observatoire national de radioastronomie.En savoir plus sur cette image.Image via Yelena Stein/NRAO/ TVH/ CTIO/ J.Irwin et al.

Mais que sont vraiment les champs magnétiques d'une galaxie ? Comment les astronomes les mesurent-ils ?

Normalement, le magnétisme nous est visuellement invisible. L'aimant sur une petite voiture affectant une autre voiture dans un train pour enfants peut sembler magique (même pour les adultes qui y pensent). Nous ne pouvons pas voir le magnétisme avec nos yeux. Pourtant, le champ magnétique de la Terre est omniprésent dans nos vies, nous entoure toujours, assez fort pour nous protéger desrayonnement ionisantdu soleil, qui autrement ferait des ravages sur nos cellules.

Quand unélectronse déplace très vite, proche de la vitesse de la lumière, ça s'appelle unrayon cosmique. Lorsqu'un rayon cosmique s'approche d'une ligne de champ magnétique dans une galaxie, il s'enroule autour d'elle et envoie un type spécial d'émission radio appeléeémission synchrotron. À l'aide d'un radiotélescope comme le VLA, les astronomes peuvent mesurer ce faible rayonnement et voir comment il estpolarisé– l'émission synchrotron est un traceur du champ magnétique qui l'a provoquée.

Les astronomes savent donc que là où ils trouvent une émission synchrotron dans les galaxies, il doit également y avoir des champs magnétiques.

Mais il y a un tas de choses que nous ne savons pas encore. Comment les champs magnétiques d'une galaxie sont-ils créés et comment sont-ils maintenus ?

Vue latérale de la galaxie, avec de nombreuses mèches blanches à vert menthe qui s

NGC 4217 est une galaxie de bord avec un champ magnétique incroyablement étendu. Sa structure est similaire à celle de notre Voie lactée et se situe à 67 millions d'années-lumière de nous. Comme celle de NGC 5775, cette image est une composition d'une image montrant la galaxie en lumière optique avec des données d'hydrogène ionisé en rouge et des données radio avec des lignes de champ magnétique superposées. Image via Yelena Stein/NRAO/ SDSS/ KPNO/ J.Irwin et al.

Lorsque leurs observations de l'univers soulèvent des questions, les astronomes s'assoient souvent pour trouver leurs réponses viathéorie astrophysique. Une théorie populaire qui explique les champs magnétiquesà l'intérieurle disque d'une galaxie est appelé galactiquedynamo. En bref, la théorie décrit comment un interne (à la galaxie)dynamocrée le champ magnétique par un mouvement fluide - rotation etconvection– au gaz chaud pour queénergie cinétique(énergie due au mouvement) se transforme en énergie magnétique.

La dynamo interne d'une galaxie lointaine pourrait être alimentée par des explosions de supernova. Des forces et des mouvements de rotation pourraient être à l'œuvre pour créer un grand champ magnétique symétrique. Pendant ce temps, d'autres mouvements de gaz au sein de la galaxie - par exemple, des chutes de gaz - créeraient des asymétries dans le champ.

Mais rappelez-vous ce que nous avons dit plus tôt à propos du champ magnétique d'une galaxie. On le voit s'étendre loin, très loin dans le halo environnant d'une galaxie. Une chose que l'on ne sait pas, c'est comment le champ magnétique peut être maintenu, si loin dans le halo. C'est un domaine de recherche et d'observation actuel, maintenant que les instruments permettent aux astronomes de détecter et de mesurer les champs magnétiques à ces faibles niveaux. Un autre nouveau radiotélescope qui sera encore plus utile dans cette entreprise est le prochainTableau de kilomètres carrés.

Soit dit en passant, notre galaxie d'origine, la Voie lactée, possède également un champ magnétique.Recherche récentemontre que le champ magnétique de la Voie lactée se tord !

Plusieurs rideaux ondulés vert vif dans l

Voir sur les photos de la communauté ForVM. | Les visualisations des champs magnétiques des galaxies pourraient être en partie inspirées par des images comme celle-ci, des aurores terrestres. Cependant, la lumière des aurores est créée un peu différemment : à partir de molécules de notre atmosphère qui sont énergisées par des particules ionisées du soleil capturées dans le champ magnétique de la Terre. David Kakuktinniq à Rankin Inlet, Nunavut, Canada, a capturé les aurores boréales le 12 septembre 2020. Il a écrit : « Aurores boréales au-dessus de la baie d'Hudson, avec Mars près du centre de l'image. » Merci David !

Les images des champs magnétiques galactiques présentées sur cette page ne sont pas des photos, comme la photo des aurores boréales ci-dessus. Nous ne pouvons pas voir les champs magnétiques des galaxies en regardant avec nos yeux.

Au lieu de cela, les astronomes doivent effectuer un traitement spécial pour récupérer les champs magnétiques, en examinant l'intensité et la polarisation des ondes radio. Une fois que vous avez la polarisation, vous connaissez la direction du champ magnétique à différents endroits et pouvez la tracer sur une carte sous forme de flèches (vecteurs). Ces types de cartes ne sont cependant pas très attrayants visuellement, donc au lieu de cela, les champs magnétiques ont été générés ici dans une nouvelle technique utilisant un soi-disantintégrale de convolution de ligneméthode. Il permet de lisser les vecteurs avec l'image du halo dans un motif montrant exactement la même chose - l'intensité et la direction du champ magnétique. L'astronome Jayanne English est professeure à l'Université du Manitoba et a dirigé ou aidé au développement de toutes les images présentées ici. Elleexplique de manière engageante comment ils sont fabriqués ici.

Conclusion : Jusqu'à récemment, les champs magnétiques à la périphérie des galaxies étaient trop faibles pour être observés. Cet article explique pourquoi – et un peu comment – ​​nous pouvons commencer à voir ces vastes champs maintenant.