Hubble et le VLT révèlent les origines du courant magellanique

Cela fait plus de 40 ans que l'on connaît le courant magellanique, un grand filament d'hydrogène neutre s'étendant sur la voûte céleste au-dessus du pôle sud galactique. Proche de la Voie lactée, on le savait associé étroitement à deux galaxies naines regroupées sous l’appellation Nuages de Magellan. Les instruments de Hubble et du VLT viennent de confirmer qu'il provenait pour une large part du Petit Nuage de Magellan.

On distingue en fausses couleurs la voûte céleste avec la Voie lactée dans le visible, et le courant magellanique (en rose dans l'hémisphère galactique sud). Son image provient d'observations faites dans le domaine radio grâce à la raie à 21 cm de l'hydrogène atomique neutre. En bas à droite, sous forme de deux taches blanches, on voit les deux Nuages de Magellan. © David L. Nidever et al., NRAO-AUI-NSF-Mellinger

Lorsque Fernand de Magellan a entamé son tour du monde au XVI^e siècle, il ne s’attendait probablement pas à ce que l’on donne son nom à deux petites galaxies. On sait aujourd’hui que les objets nébuleux sont situés à environ 200.000 années-lumière pour le Petit Nuage de Magellan (PNM) et 160.000 pour le Grand (GNM). À l’époque, bien sûr, personne ne connaissait la nature exacte de ces astres, et il faudra attendre le XX^e siècle, avec notamment Edwin Hubble, pour que l’on ait la preuve qu’il s’agit bien de ces « univers-îles » proposés par l’astronome Thomas Wrightet le philosophe Emmanuel Kant. Ils contiennent chacun quelques milliards d’étoiles, alors que notre galaxie en possède pas loin de 200 milliards.

Des siècles plus tard, en 1965, les astrophysiciens P. Wannier et G. T. Wrixon découvraient ce qu’on appelle le courant magellanique. Composé essentiellement d’hydrogène atomique neutre, c’est un nuage de gaz présent dans le ciel, dans la région des Nuages de Magellan, près du pôle sud galactique. En utilisant la méthode de la fameuse raie à 21 cm de l'hydrogène, ils ont directement associé ce courant aux nuages en 1974. Depuis lors, les scientifiques s’interrogent sur leur origine exacte.

L'éclairage des quasars sur l'origine du courant magellanique

Une équipe de chercheurs vient justement de déposer sur arxiv deux articles dans lesquels ils annoncent avoir faire des progrès significatifs pour répondre à cette question. Ils se sont servis pour cela du Cosmic Origins Spectrograph (Cos) de Hubble pour faire des mesures dans l’ultraviolet, en s’affranchissant des limites de l’atmosphère terrestre. Elles ont complété d’autres mesures obtenues avec le spectrographe Uves équipant le VLT de l’ESO, ainsi que des instruments de Fuse.

Avec Cos et Uves, les astrophysiciens ont analysé les raies d’absorption de la lumièreultraviolette issue de quasars et traversant le courant magellanique. Ils en ont déduit les abondances relatives de l’oxygène et du soufre par rapport à l’hydrogène. Dans une grande partie du courant magellanique, elles correspondaient à celles du gaz composant le Petit Nuage de Magellan il y a environ deux milliards d’années. Toutefois, des zones du courant sont enrichies en soufre, attestant que le gaz qui les constitue provient du Grand Nuage de Magellan, et qu’elles lui ont été arrachées plus récemment.

Cette image du Petit Nuage de Magellan a été obtenue par combinaison de deux photos prises par le Digitized Sky Survey 2. © Davide De Martin, Esa, Hubble, Digitized Sky Survey 2

Il se confirme donc que le courant magellanique est bien composé pour l’essentiel de gaz arraché au Petit Nuage de Magellan, comme des simulations informatiques le laissaient penser. Mais l’apport du Grand Nuage est une surprise.

Le courant magellanique, laboratoire l'étude des galaxies

Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer ce phénomène. L’une fait intervenir des forces de marée entre les deux nuages lorsqu’ils sont passés l’un près de l’autre, voilà environ 2,5 milliards d’années. L’autre avance que du gaz dans le halo entourant la Voie lactée exercerait une sorte de pression éjectant le gaz des deux nuages, au fur et à mesure qu’ils se rapprochent de notre galaxie. L’explication finale est probablement une combinaison de ces deux hypothèses.

En tout état de cause, l’étude du courant magellanique est précieuse pour comprendre lesinteractions entre galaxies. C’est un laboratoire relativement proche pour étudier les causes et les caractéristiques de la dynamique d’un gaz arraché à une galaxie, et qui finit par s’accréter sur une autre en provoquant une flambée de nouvelles étoiles. On peut s’attendre à ce que ce soit le cas avec le courant magellanique, s’il est capturé par la Voie lactée.