18 octobre 2010
Poussière dans le milieu intergalactique
Observation avec l'instrument SPIRE

Les galaxies sont composées d'étoiles, de gaz et de poussière. Ces deux derniers ingrédients forment le milieu interstellaire qui remplit le quasi-vide entre les étoiles. Que compose alors le quasi-vide entre les galaxies, ce qu'on appelle le milieu intergalactique ?

 

La poussière interstellaire est une phase incontournable du milieu interstellaire des galaxies. Certes elle n’en constitue  en général que moins d’1% en masse, mais elle émet au moins le tiers de la luminosité totale des galaxies. C’est d’ailleurs pour cette raison que l’émission des poussières est autant étudiée, puisqu’une telle luminosité doit être riche d’enseignements sur la galaxie hôte.

 

Mais depuis que nous observons l’univers en infrarouge, une question reste sans réponse : y a-t-il de la poussière en dehors des galaxies ? La question peut paraître surprenante mais elle ne l’est pas tant que cela puisque la poussière est intimement mélangée au gaz dans les galaxies et que de grandes quantités de gaz sont observées en dehors des galaxies. Elle n’est par ailleurs pas anecdotique puisque la présence de poussière dans le milieu intergalactique a évidemment des conséquences sur sa transparence et donc sur notre mesure de la luminosité des objets les plus lointains de l’Univers, ceux qui nous permettent de contraindre sa structure.

C’est dans ce contexte que l’article publié par H. Roussel et ses collaborateurs sur la galaxie Messier 82 prend tout son sens. M82 est une galaxie remarquable a plus d’un titre. Tout d’abord, c’est une galaxie proche, à 4 Mpc, ce qui nous a permis de la connaître en détail. Ensuite c’est une galaxie qui subit « actuellement » un très important sursaut de son activité de formation stellaire, responsable de la formation d’un super-vent galactique qui, partant du cœur de la galaxie entraine des quantités impressionnantes de gaz dans le milieu intergalactique. La cause de ce sursaut d’activité est sans doute l’interaction gravitationnelle avec sa voisine, la grande galaxie spirale Messier 81.

Messier 82 a été observée entre 250 et 500 µm avec le photomètre SPIRE. Si les images sont bien dominées par les imposantes régions centrales de formation stellaire, un traitement adéquat (essentiellement une déconvolution pour séparer la source centrale brillante des structures étendues) révèle une étonnante extension de la galaxie dans le domaine submillimétrique.

 
Poussière dans le milieu intergalactique

Images à 350 et 500 µm de l’émission étendue autour de la galaxie Messier 82. Superposés à ces images les auteurs ont indiqué en contour, à gauche l’émission du gaz ionisé, lié au vent galactique, et à droite l’émission du gaz hydrogène atomique neutre. Les régions noires au centre de l’image correspondent à la zone où se trouve l’émission de la galaxie elle-même.

En mesurant la luminosité de ces structures étendues, les auteurs ont constaté que pratiquement le quart de la luminosité infrarouge de Messier 81 est émis non par la galaxie elle-même et ses régions de formation stellaire, mais par ce halo de poussière. Grâce aux mesures entre 250 et 500 µm, il est possible de remonter de la luminosité à la température et à la masse de la poussière présente dans le halo.

 
Poussière dans le milieu intergalactique

Carte de la température des poussières et de la masse des poussières dans le halo de Messier 82. Les contours de la figure du haut représentent l’émission à 250 µm, ceux de la figure du bas l’émission du gaz ionisé en noir et du gaz atomique neutre en blanc.

Cette analyse amène à la conclusion que près du quart de la masse totale de poussière de Messier 82 se trouve désormais dans son halo, et non plus dans le disque ou elle s’est vraisemblablement formée. La disposition du halo de poussière vis-à-vis du vent galactique (gaz ionisé sur la figure 2) ou du halo atomique (gaz neutre sur la figure 2), ainsi que la température mesurée excluent assez nettement que la poussière ait été emportée par le vent galactique. Il est plus raisonnable de penser que gaz neutre et poussière ont été arrachés du disque de Messier 82 par les forces de marée générées par l’interaction gravitationnelle avec Messier 81.

Reste posée la question de la survie à long terme de la poussière dans l’environnement intergalactique. Si cette survie s’avère possible sur des durées significatives alors il est probable que nos idées sur la transparence du milieu intergalactique devront être revues. A tout le moins, ces observations démontrent que les mécanismes physiques existent pour enrichir le milieu intergalactique par les éléments lourds produits par les étoiles des galaxies.

 

En savoir plus:

La vidéo du Symposium ESLAB

L'article de référence du programme publié dans la Special Issue d'Astronomy & Astrophysics

 
#43 - Màj : 18/10/2010

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