Nouvelles perspectives sur les filaments non thermiques au centre galactique

Le Centre Galactique (CG) est la zone nucléaire galactique la plus proche de la Terre, à environ 8,2 kiloparsecs. Cette région est connue pour ses propriétés extrêmes par rapport au reste de la galaxie, comme des concentrations de gaz plus élevées et des champs magnétiques plus puissants. Étudier le CG peut donner des pistes sur les zones nucléaires d'autres galaxies trop éloignées pour une observation détaillée.

Un groupe de structures uniques trouvées dans le CG s'appelle des filaments non thermiques (NTFs). Ces filaments ont été observés depuis plus de 40 ans, mais beaucoup de questions à leur sujet restent sans réponse. Ils brillent grâce à un processus appelé émission synchrotron provenant d'Électrons relativistes. Cependant, comment ces électrons sont générés n'est toujours pas bien compris.

Le premier NTF découvert s'appelle l'Arc Radio, qui contient dix filaments individuels. Chaque filament mesure environ 45 parsecs de long et 0,02 parsecs de large. L'Arc Radio était auparavant la seule structure connue avec plusieurs filaments, tandis que la plupart des autres NTFs étaient soit des structures uniques, soit peu nombreuses. Des observations récentes avec le télescope MeerKAT ont révélé de nouveaux NTFs faibles, similaires en forme à l'Arc Radio. Ces nouvelles structures se trouvent dans la partie sud du CG.

L'existence de ces nouveaux NTFs multi-filaments soulève des questions sur la manière dont les électrons relativistes qui les éclairent sont produits. Les sources possibles incluent des activités magnétiques autour des nuages moléculaires, des émissions de pulsars ou le mouvement des rayons cosmiques (CRs) provenant de structures d'énergie plus grandes dans la région. Les différents environnements physiques et les formes des filaments rendent difficile la création d'une explication unique pour l'origine des électrons relativistes.

Dans des études antérieures, les propriétés d'intensité totale de certains nouveaux NTFs ont été analysées, trouvant que différents mécanismes pourraient être responsables de leur illumination. Certains filaments semblaient être éclairés par des sources compactes de rayons cosmiques, tandis que d'autres montraient des signes d'être éclairés par des sources plus étendues. Plus d'observations sont nécessaires pour améliorer la compréhension de la manière dont ces NTFs sont alimentés.

#Observations et collecte de données

Dans cette étude, l'accent est mis sur les propriétés polarimétriques des nouveaux NTFs, qui n'avaient pas été analysées dans les travaux précédents. L'analyse portera sur la lumière polarisée, les mesures de rotation et les distributions de champs magnétiques. Comprendre ces aspects peut donner plus d'infos sur comment les NTFs sont éclairés et leurs propriétés par rapport à l'Arc Radio bien étudié.

Les données ont été collectées en utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) à deux bandes de fréquence : bande C (environ 6 GHz) et bande X (environ 10 GHz). Plusieurs observations ont été faites pour couvrir différentes régions des NTFs de manière efficace. Les mesures d'intensité totale ont été corrigées à l'aide de techniques standard pour les rendre adaptées à l'analyse des données polarimétriques.

Trois NTFs-SNTF1, SNTF2 et SNTF3-ont été spécifiquement étudiés dans ce travail. SNTF1 a été observé avec les configurations en bandes C et X, tandis que les autres cibles ont aussi été évaluées. Des calibrateurs ont été utilisés pour garantir l'exactitude des observations.

Des techniques d'imagerie ont été employées pour produire des distributions d'Intensité polarisée et dériver des mesures de rotation et le Champ Magnétique pour les NTFs étudiés. L'imagerie impliquait l'obtention de distributions de paramètres de Stokes séparés et la correction de tout bruit ou artefact pouvant influencer les mesures.

#Analyse de l'intensité polarisée

L'analyse a commencé par l'examen de la polarisation circulaire, qui a révélé que les structures étudiées ne montraient pas de polarisation circulaire significative. Cependant, les émissions polarisées linéaires étaient significatives et ont permis de dériver l'intensité polarisée.

Pour SNTF1, l'intensité polarisée était principalement concentrée dans la partie centrale de ses filaments, montrant une distribution inégale similaire à d'autres NTFs dans le CG. La polarisation moyenne était plus faible que celle observée pour de nombreux NTFs connus, probablement en raison de la faible luminosité du filament.

SNTF2, aussi connu sous le nom de Quill, n'a révélé aucune émission polarisée significative non plus. Les observations indiquaient que ces filaments pourraient être trop faibles pour détecter de forts signaux de polarisation.

SNTF3, surnommé Wishbone, montrait une intensité polarisée plus continue dans ses filaments par rapport à SNTF1. Ce comportement indique un signal plus uniforme, avec une polarisation fractionnelle moyenne plus élevée dans sa région sud que dans sa région nord.

Pour mieux interpréter l'intensité polarisée, les orientations générales des champs magnétiques ont également été dérivées des données. Pour SNTF1, l'orientation du champ magnétique intrinsèque variait le long de sa longueur, indiquant une structure complexe. En revanche, SNTF3 affichait un champ magnétique plus constamment parallèle par rapport à l'orientation de son filament.

#Analyse des mesures de rotation

La Mesure de rotation (RM) est une propriété qui révèle la force et la direction des champs magnétiques le long de la ligne de visée. En examinant l'intensité polarisée et l'angle associé, la RM peut être calculée.

Dans SNTF1, la distribution de RM était généralement plate, ne montrant aucun changement systématique le long des filaments, ce qui suggère un manque de milieux magnétiques variables affectant sa polarisation. En revanche, SNTF3 a montré une légère augmentation de RM dans sa partie sud, indiquant une interaction potentielle avec différents environnements magnétiques.

Les distributions de RM aident à comprendre les motifs de champ magnétique plus larges dans le CG. En comparant ces valeurs avec des études précédentes, il a été suggéré qu'un motif en damier existe dans la région, indiquant la complexité de la structure du champ magnétique.

#Points clés

Les principaux enseignements de l'analyse polarimétrique des NTFs soulignent des différences significatives dans leurs distributions d'intensité polarisée.

1. Différents motifs : SNTF1 présente des extensions d'intensité polarisée qui ne correspondent pas aux zones d'émission d'intensité totale. Ce qui est différent de SNTF3 et de Wishbone, dont l'intensité polarisée suit de près leurs motifs d'intensité totale.

2. Variabilité du champ magnétique : Le champ magnétique de SNTF1 montre une variation considérable le long de ses longueurs de filament, alternant entre des orientations parallèles et perpendiculaires. Pendant ce temps, SNTF3 affiche un champ magnétique plus uniforme parallèle à son filament.

3. Origine des électrons : Les résultats contribuent aux théories sur les origines des électrons relativistes éclairant ces filaments. SNTF1 pourrait être alimenté par des rayons cosmiques d'une source compacte, tandis que SNTF3 pourrait être illuminé par une source plus étendue.

4. Motifs magnétiques en damier : L'analyse RM soutient les découvertes précédentes d'un motif magnétique en damier dans le CG, ce qui suggère que le champ magnétique est affecté par le mouvement orbital des gaz dans la région.

#Discussion

Les différences d'intensité polarisée à travers les NTFs donnent des infos sur la manière dont ces structures pourraient être éclairées par des électrons relativistes. Les caractéristiques uniques de SNTF1 suggèrent qu'il pourrait être influencé par une source de rayons cosmiques proche, tandis que SNTF3 montre des propriétés indiquant une zone illuminée plus étendue.

Comprendre les relations entre la lumière polarisée, les champs magnétiques et l'intensité totale donne une meilleure vue d'ensemble des dynamiques en jeu dans le CG. Ces découvertes pourraient aider à éclairer des études futures visant à explorer des structures similaires dans des galaxies lointaines.

Les nouvelles observations et analyses représentent un pas vers la résolution des mystères entourant l'origine des électrons relativistes dans les filaments NTF du CG. Des enquêtes supplémentaires seront nécessaires pour confirmer les théories proposées et améliorer notre compréhension de cette région fascinante de notre galaxie.

#Conclusion

En résumé, l'étude des nouveaux NTFs dans le Centre Galactique a révélé des comportements distincts dans leurs propriétés de lumière polarisée, les configurations de champ magnétique et les origines possibles des électrons relativistes qui illuminent ces structures.

Les différences entre les structures filamentaires suggèrent des mécanismes divers à l'œuvre, compliquant davantage la compréhension du CG mais enrichissant aussi la connaissance des dynamiques galactiques.

Les résultats soulignent l'importance de poursuivre les observations et les analyses dans diverses bandes de fréquence pour démêler les complexités du Centre Galactique et approfondir la compréhension des processus physiques influençant ces structures astronomiques uniques.