En 2020, des astronomes ont découvert la « vague de Radcliffe », une gigantesque structure gazeuse de 9000 années-lumière serpentant le long du bras de la spirale galactique abritant notre système solaire. En cartographiant et analysant les mouvements des très jeunes étoiles qui la composent, une équipe a récemment révélé qu’elle ondule comme une vague. Cette découverte pourrait fournir de précieux indices quant à son origine.
En 2018, des chercheurs du Harvard Radcliffe Institute travaillaient sur une cartographie tridimensionnelle des nuages moléculaires et de la position des pépinières stellaires, répartis le long du bras de la spirale galactique dans laquelle se trouve notre système solaire (bras d’Orion). Pour ce faire, ils se sont appuyés sur une technique de cartographie à haute résolution appelée « 3D Dust Mapping » et sur les données collectées par l’observatoire spatial Gaia (orbitant autour de la Terre à une distance d’environ 1,5 million de kilomètres).
Après des milliers d’heures d’observation et de modélisation, ils ont découvert une étrange structure en forme de vague s’étendant sur environ 9000 années-lumière le long du bras d’Orion et présentant une forte concentration de pépinières stellaires interconnectées. Baptisée « vague de Radcliffe » en l’honneur de l’institut à l’origine de sa découverte, elle se situe à seulement 500 années-lumière du système solaire à son point le plus proche et à 5000 années-lumière à son point le plus éloigné. La découverte a été officiellement annoncée en 2020.
« C’est la plus grande structure cohérente que nous connaissons, et elle est vraiment très proche de nous », déclare dans un communiqué Catherine Zucker, du Centre d’Astrophysique Harvard & Smithonian (CFA). « Elle a toujours été là. Nous ne le savions tout simplement pas, car jusqu’à récemment nous ne pouvions pas établir ces modèles haute résolution de la répartition des nuages gazeux près du soleil en 3D », indique-t-elle.
Cependant, bien que la cartographie montre clairement la présence de la vague de Radcliffe, les mesures effectuées à l’époque ne permettaient pas de déterminer si elle était en mouvement. Dans une nouvelle étude publiée hier dans la revue Nature, Zucker et ses collègues ont démontré pour la première fois que non seulement elle évoque bel et bien à une vague, mais qu’elle ondule comme une onde progressive périodique (une onde mécanique créée par une source qui a un mouvement périodique).
Les chercheurs ont comparé ce mouvement à celui de « la vague » que les spectateurs effectuent parfois dans un stade. « De la même manière que les supporters d’un stade sont ramenés à leur siège par la gravité terrestre, la vague de Radcliffe oscille en raison de la gravité de la Voie lactée », explique l’auteur principal de l’étude, Ralf Konietzka, affilié au Cfa, à l’Université Ludwig Maximilian de Munich et à l’Institut Max Planck.
Un mouvement induit par la gravité
L’observatoire spatial Gaia effectue une cartographie à haute résolution de la Voie lactée depuis plusieurs années, en utilisant la parallaxe (l’effet du changement de position d’observation par rapport à l’objet observé) pour déterminer la position des étoiles. Le système fournit également des informations sur leurs mouvements et leurs vitesses de déplacement.
Avec de nouvelles données de Gaia, les chercheurs ont pu analyser les mouvements des étoiles et du gaz moléculaire composant la vague de Radcliffe. Ils ont constaté que les étoiles s’y déplacent de haut en bas selon une trajectoire ondulatoire, exactement comme une vague. « En utilisant le mouvement des jeunes étoiles nées dans les nuages gazeux le long de la vague de Radcliffe, nous pouvons retracer le mouvement de leur gaz natal pour montrer que la vague de Radcliffe ondule réellement », explique Konietzka.
Les calculs de l’équipe ont révélé que la gravité induite par la matière ordinaire présente dans notre galaxie suffit à expliquer le mouvement ondulatoire. Bien que l’étude inclue une quantification de la matière noire environnante, cette mesure n’est pas forcément nécessaire pour l’expliquer.
« Maintenant, nous pouvons tester ces différentes hypothèses expliquant comment et pourquoi la vague s’est formée en premier lieu », déclare Zucker. Parmi les différentes hypothèses proposées dans ce sens, il y a l’explosion d’une supernova et la collision avec une galaxie naine. Notre galaxie a en effet subi plusieurs fusions avec d’autres galaxies par le passé.
Cette découverte soulève également de nouvelles questions quant à la prévalence de ce type de vague dans la Voie lactée ou dans d’autres galaxies. « Cela a des implications non seulement pour la Voie lactée, mais aussi pour le fonctionnement des galaxies ailleurs dans l’Univers », a expliqué au The Harvard Crimson Alyssa A. Goodman du CFA, également coauteure de la recherche. Étant donné que la vague de Radcliffe semble avoir un rôle structurel majeur dans le bras d’Orion, il est possible que les bras des galaxies spirales oscillent, de façon générale. Cela signifierait que les galaxies pourraient être encore plus dynamiques qu’on le pensait.
Vidéo explicative des travaux de recherche publiés le 20 février 2024 :
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