J'ai passé le week-end dernier à faire de la randonnée dans le parc national des Montagnes Rocheuses, où bien que les sommets enneigés et la faune dangereusement proche soient stupéfiants, le ciel nocturne était en triomphe. Sans feu, les étoiles, quelques planètes et la Voie lactée étonnamment brillante ont fourni la seule lumière pour guider notre chemin.
Mais le ciel nocturne vu par l'œil humain est relativement sombre. Peu de lumière visible s'étendant à travers le cosmos depuis les étoiles, les nébuleuses et les galaxies atteint réellement la Terre. Le ciel nocturne entier vu par un détecteur de rayons X, cependant, brille faiblement.
Les origines de la douce lueur des rayons X qui imprègnent le ciel sont très controversées depuis 50 ans. Mais de nouvelles découvertes montrent qu'elle provient à la fois de l'intérieur et de l'extérieur du système solaire.
Des décennies de cartographie du ciel aux rayons X avec des énergies d'environ 250 électron-volts - environ 100 fois l'énergie de la lumière visible - ont révélé une émission douce à travers le ciel. Et les astronomes ont longtemps cherché sa source.
Au début, les astronomes ont proposé une «bulle chaude locale» de gaz - probablement sculptée par une explosion de supernova à proximité au cours des 20 derniers millions d'années - pour expliquer l'arrière-plan des rayons X. Des mesures améliorées montrent de plus en plus clairement que le Soleil réside dans une région où le gaz interstellaire est inhabituellement clairsemé.
Mais l'explication de la bulle locale a été contestée lorsque les astronomes ont réalisé que les comètes étaient une source inattendue de rayons X mous. En fait, ce processus, connu sous le nom d'échange de charge du vent solaire, peut se produire partout où les atomes interagissent avec les ions du vent solaire.
Après cette découverte, les astronomes se tournèrent vers le système solaire et commencèrent à se demander si le fond de rayons X pouvait être produit par les particules ionisées du vent solaire entrant en collision avec un gaz interplanétaire diffus.
Afin de résoudre le mystère exceptionnel, une équipe d'astronomes dirigée par Massimilliano Galeazzi de l'Université de Miami a développé un instrument à rayons X capable de prendre les mesures nécessaires.
Galeazzi et ses collègues ont reconstruit, testé, calibré et adapté des détecteurs de rayons X conçus à l'origine par l'Université du Wisconsin et volés sur des fusées-sondes dans les années 1970. La mission a été nommée DXL, pour l'émission de rayons X diffus de la galaxie locale.
Le 12 décembre 2012, DXL a lancé à partir de la gamme de missiles White Sands au Nouveau-Mexique au sommet d'une fusée de sondage Black Brant IX de la NASA. Il a atteint une altitude maximale de 160 miles et a passé un total de cinq minutes au-dessus de l'atmosphère terrestre.
Les données collectées montrent que l'émission est dominée par la bulle chaude locale, avec au maximum 40 pour cent provenant du système solaire.
"Il s'agit d'une découverte importante", a déclaré l'auteur principal Massimiliano Galeazzi de l'Université de Miami dans un communiqué de presse. "Plus précisément, l'existence ou l'inexistence de la bulle locale affecte notre compréhension de la galaxie à proximité du Soleil et peut être utilisée comme base pour de futurs modèles de la structure de la Galaxie."
Il est maintenant clair que le système solaire traverse actuellement un petit nuage de gaz interstellaire froid alors qu’il se déplace dans la voie lactée.
Les atomes neutres d'hydrogène et d'hélium du nuage traversent le système solaire à environ 90 000 km / h. Les atomes d'hydrogène s'ionisent rapidement, mais les atomes d'hélium se déplacent sur une trajectoire largement régie par la gravité du Soleil. Cela crée un cône de concentration d'hélium - une brise focalisée en aval du Soleil - avec une densité beaucoup plus grande d'atomes neutres. Ceux-ci entrent facilement en collision avec les ions du vent solaire et émettent des rayons X mous.
La confirmation de la bulle chaude locale est un développement significatif dans notre compréhension du milieu interstellaire, qui est crucial pour comprendre la formation des étoiles et l'évolution des galaxies.
"L'équipe DXL est un exemple extraordinaire de science interdisciplinaire, réunissant des astrophysiciens, des planétologues et des héliophysiciens", a déclaré le co-auteur F. Scott Porter du Goddard Space Flight Center de la NASA. «C'est inhabituel mais très gratifiant lorsque des scientifiques aux intérêts aussi divers se réunissent pour produire de tels résultats révolutionnaires.»
L'article a été publié dans Nature.
