L’origine des bulles de Fermi au centre de la Voie lactée est remise en question

De part et d’autre de la Voie lactée se trouvent deux gigantesques bulles de rayonnements X, gamma et radio, qui forment une sorte de « 8 » centrée au niveau du disque galactique, ou plus exactement du centre galactique. Découvertes par hasard lorsque des chercheurs traquaient la matière noire en 2010 à l’aide du télescope spatial Fermi Gamma-Ray, ces bulles aux contours bien définis s’étendent sur près de 25.000 années-lumière de chaque côté du disque. De plus, elles continuent à s’étendre à raison de 1.000 km/s. D’après les chercheurs, elles seraient âgées de trois millions d’années, avec une énergie de rayons gamma se situant entre 1 et 100 GeV.

Leur origine reste mystérieuse

Mais d’où viennent-elles ? Par quoi ont-elles été créées ? Compte-tenu de la forme symétrique particulière des bulles de Fermi, elles pourraient provenir du centre galactique, plus exactement du trou noir central, Sagittarius A*. Celui-ci cracherait de la matière à haute énergie depuis son disque d’accrétion. Mais une sous-structure qui se trouve dans la région la plus brillante a intrigué une équipe internationale de chercheurs, et fait l’objet d’une publication dans Nature Astronomy.

Cette sous-structure, appelée, selon l’étude, « le cocon », est la plus proche du centre galactique et contient du gaz chaud à plus de 8 millions de degrés Celsius si bien que, jusqu’à aujourd’hui, elle était interprétée comme provenant de la même source que le reste des bulles de Fermi. 

En effet, le trou noir central Sagittarius A* pourrait avoir accrété une grande quantité de matière il y a plusieurs millions d’années, résultant en une éjection de gaz et de poussière sous haute température et à grande vitesse. Cette hypothèse, qui ne faisait cependant pas consensus, vient d’être contredite par la nouvelle étude !

Selon les chercheurs, la base des bulles « est probablement due à la galaxie sphéroïdale naine du Sagittaire ». Celle-ci se trouve à environ 50.000 années-lumière du centre de la Voie lactée et orbite autour de notre Galaxie, se faisant petit à petit arracher des étoiles. Bien qu’elle ne produise plus d’étoiles, elle abriterait selon l’étude, une véritable « population de pulsars millisecondes », c’est-à-dire d’étoiles à neutrons tournant à des vitesses vertigineuses.

La galaxie du Sagittaire se cache derrière le disque galactique

Mais surtout, « ce grand satellite de la Voie lactée est vu à travers les bulles de Fermi depuis la position du Système solaire », d’où l’hypothèse des chercheurs selon laquelle, ce n’est en fait qu’elle que nous voyons à la base des bulles de Fermi ! Ou plutôt, les pulsars millisecondes qu’elle contiendrait. Pour s’en assurer, ils ont modélisé plusieurs scénarios possibles, dont celui de l’émission du trou noir central, et celui de la galaxie naine. C’est ce dernier cas qui a correspondu le mieux aux mesures constatées.

The gamma-ray sky hosts a pair of gigantic galactic bubbles. The Fermi Bubbles were discovered in 2010, and scientists still aren’t sure what made them, when they formed, or why they appear so smooth. They remain a fascinating mystery! https://t.co/SpGzNMkqbJ#NoRhymeOrReasonDaypic.twitter.com/1dSNB6bPeE

— NASA Universe (@NASAUniverse) September 1, 2022

Quant aux pulsars millisecondes au sein de la galaxie du Sagittaire, les chercheurs les ont identifiés comme étant responsables par élimination. Pas de collision au sein du milieu interstellaire, car le gaz de la galaxie a été aspiré par la Voie lactée. Pas de supernovas non plus, car ces dernières relâchent du gaz, et les bulles de Fermi n’en contiennent pas. Ne restaient que les pulsars millisecondes, ces restes d’étoiles massives mortes qui émettent de puissants rayonnements depuis leurs pôles.

Un résultat qui pourrait compliquer la recherche de matière noire, car celle-ci se détecte notamment par des rayonnements gamma émis lorsque des particules de matière noire et les antiparticules s’annihilent mutuellement. Finalement, pour les chercheurs, « cette découverte suggère de manière plausible que les pulsars millisecondes produisent une émission de rayons γ significative parmi les anciennes populations stellaires, ce qui pourrait confondre les recherches indirectes de matière noire dans des régions telles que le centre galactique, la galaxie d’Andromède et d’autres galaxies naines de la Voie lactée. »