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Posté par Redbran le Dimanche 10/06/2018 à 12:00
Des champs magnétiques au cœur des Piliers de la création
Le champ magnétique situé dans le gaz des Piliers de la création a été cartographié pour la première fois par une équipe de chercheurs internationaux, dont fait partie le professeur Pierre Bastien.


Les Piliers de la création
CRÉDIT: HST

Une équipe internationale, appelée "consortium BISTRO" (B-Fields in Star-Forming Region Observations) et dont fait partie Pierre Bastien, professeur à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de...) et membre du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également...) en astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des...) du Québec, a cartographié pour la première fois le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse...) du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) dense des Piliers de la création. Les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la...) ont été obtenues grâce à un imageur de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En...) à haute résolution, installé sur le radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Ces ondes radio, bien que plus ou moins prédites par...) submillimétrique James Clerk Maxwell (JCMT), qui permet de mesurer l'axe de vibration des ondes électromagnétiques.

Les Piliers de la création, d'un âge estimé à un peu plus d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) d'années, situés au c?ur de la région de formation d'étoiles de Messier (M16), également connue sous le nom de nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un objet céleste d’aspect diffus composé de...) de l'Aigle, représentent l'une des images les plus emblématiques prises par le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre...) (HST). Il s'agit d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de colonnes de gaz froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et dense faisant saillie dans une région de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui...) ionisé chaud. Ces colonnes renferment des pépinières de nouvelles étoiles qui se forment près des extrémités et sont un exemple particulièrement spectaculaire d'une caractéristique qu'on retrouve dans de nombreuses régions de l'espace interstellaire où naissent des étoiles de grande masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...).

Ce sont les premières observations à haute résolution des Piliers de la création obtenues en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) polarisée à des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) submillimétriques ? la lumière submillimétrique étant à la limite des ondes infrarouges et radio du spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquence, d'énergie...), où la poussière dense et froide et le gaz qui composeront la prochaine génération d'étoiles émettent le plus de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.). La lumière produite par ces régions poussiéreuses est polarisée perpendiculairement à la direction de son champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique local et permet de sonder directement la morphologie du champ magnétique à l'intérieur du gaz dense des Piliers de la création. Les observations ont été obtenues à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière....) de 0,85 mm dans le cadre du sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un sondage peut également être une méthode statistique...) BISTRO grâce au polarimètre POL-2, dont Pierre Bastien est le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) principal, et à la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) submillimétrique SCUBA-2 du JCMT. Elles montrent que le champ magnétique s'étend sur la longueur des Piliers, à un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) significativement différent de celui du champ dans le plasma ionisé environnant, et a une intensité estimée à environ de 170 à 320 microgauss (de 1,7 à 3,2 × 10-8 tesla), une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) de champ magnétique intermédiaire pour une région où se forment des étoiles. Par comparaison, le champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion conducteurs – qui se comporte comme une gigantesque dynamo.) est d'environ un demi-gauss.


Une illustration de l'orientation des vecteurs du champ magnétique observés dans les Piliers de la création, superposés à une image de la nébuleuse.
CRÉDIT: CONSORTIUM BISTRO ET THE ASTRONOMICAL JOURNAL


Scénario évolutif proposé: a) un front d'ionisation qui se déplace perpendiculairement au champ magnétique ambiant s'approche d'une surdensité existante dans le gaz moléculaire. b) Le front d'ionisation est ralenti par la surdensité. Le champ magnétique, gelé par la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...), "s'incline" dans le pilier (Un pilier est un organe architectural sur lequel se concentrent de façon ponctuelle les charges de la superstructure (par exemple les charges d'une charpente ou celles des maçonneries des niveaux supérieurs)....) en formation. c) Le champ magnétique comprimé soutient le pilier contre un affaissement radial entraîné par la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) du gaz et la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), mais ne peut pas supporter l'érosion longitudinale de la surdensité par les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...) ionisants. La zone en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement...) foncé représente le gaz moléculaire et celle en bleu clair le matériel ionisé. Le front d'ionisation est représenté par une ligne noire. Les lignes pointillées grises indiquent la direction du champ magnétique local. Les flèches rouges représentent le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun....) de photons, les flèches noires la pression magnétique et les flèches vertes la pression du gaz thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents...).
CRÉDIT: CONSORTIUM BISTRO

Les jeunes étoiles chaudes, dont la masse est plus de huit fois celle du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...), émettent un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de photons de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Ces photons énergétiques ionisent une partie de la région dans laquelle ils se forment, en arrachant l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) du proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) dans les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.). À mesure que le front de l'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à l'idée d'une transition brutale. Elle peut prendre la forme d'une vague de haute pression, et elle...), engendrée par la rencontre de la matière ionisée par les jeunes étoiles avec la matière neutre, progresse, des structures complexes se créent dans le gaz dense situé à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre...). En particulier, des piliers de gaz plus dense et neutre comme ceux de M16 donnent naissance à une saillie dans la région ionisée, apparemment laissés intacts par l'avancée de l'onde de choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.). La formation et l'évolution de ces piliers ne sont pas bien comprises ? le débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...) se poursuit quant à savoir s'ils se forment derrière des obstacles de l'onde de choc ou s'ils peuvent se constituer à partir d'instabilités turbulentes dans l'onde de choc elle-même. Le rôle du champ magnétique dans la constitution des piliers est particulièrement incertain, surtout que les mesures du champ magnétique dans les parties denses des piliers n'avaient jamais été obtenues jusqu'à présent.

Les observations du champ magnétique, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le long des piliers, vont dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) de l'hypothèse que ceux-ci résultent de la compression du gaz par un faible champ magnétique initial: ce champ magnétique de faible intensité est entraîné par les mouvements du gaz jusqu'à atteindre la configuration qui est observée actuellement. Cependant, l'intensité du champ magnétique semble avoir été augmentée par compression lors de la formation des piliers. L'intensité mesurée du champ magnétique est suffisante pour contrer l'effondrement radial des piliers sous la pression du plasma chaud environnant et empêche les piliers de s'effondrer sous l'effet de leur propre gravité. Cependant, il est important de noter que l'onde de choc qui crée les piliers est aussi à l'origine de leur destruction: en effet, l'intensité mesurée du champ magnétique n'est pas suffisante pour empêcher l'érosion progressive des extrémités des piliers par le rayonnement des jeunes étoiles de la région. Les résultats indiquent que l'évolution et la durée de vie (La vie est le nom donné :) des piliers peuvent ainsi être fortement influencées par la force et l'orientation de leur champ magnétique: la longévité (La longévité d'un être vivant est la durée de vie pour laquelle il est biologiquement programmé, dans des conditions idéales et en l'absence de maladie ou d'accident. Elle correspond à...) des piliers résulte donc de l'intensité du champ magnétique.

À propos du JCMT, de POL-2 et de BISTRO
Le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des objets...) James Clerk Maxwell, situé sur le Mauna Kea à Hawaii, est un radiotélescope optimisé pour les observations dans le domaine submillimétrique du spectre électromagnétique. Il est exploité par le East Asian Observatory. Le polarimètre POL-2 possède un modulateur qui modifie la polarisation en tournant à une vitesse (On distingue :) de deux hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par seconde (s-1 ou 1⁄s).). Cette modulation permet de compenser les variations de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) pendant les mesures. Avec un faisceau couvrant 15 secondes d'arc sur le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.), cela en fait un instrument idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde l'étude de...) pour étudier les champs magnétiques dans les filaments de gaz moléculaire des régions de formation d'étoiles du voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les...) solaire. Le consortium BISTRO est un regroupement de 139 chercheurs et chercheuses qui tente de comprendre le rôle des champs magnétiques dans la formation des étoiles. Ses membres viennent des régions partenaires de l'East Asian Observatory, soit la Chine, le Japon, la Corée du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), Taiwan et le Vietnam ainsi que des universités participantes au Royaume-Uni et au Canada.

Les résultats de cette recherche, menée par le consortium BISTRO, paraîtront dans la revue The Astrophysical Journal Letters (http://arxiv.org/abs/1805.11554).

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Source: Université de Montréal - http://www.umontreal.ca/
 
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