Démêler un nœud d’amas de galaxies

Les astronomes ont capturé une collision spectaculaire et continue entre au moins trois amas de galaxies. Les données de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, du XMM-Newton de l’ESA (Agence spatiale européenne) et d’un trio de radiotélescopes aident les astronomes à démêler ce qui se passe dans cette scène confuse. Les collisions et les fusions comme celle-ci sont le principal moyen par lequel les amas de galaxies peuvent se développer dans les gigantesques édifices cosmiques que l’on voit aujourd’hui. Ceux-ci agissent également comme les plus grands accélérateurs de particules de l’univers.

L’amas de galaxies géantes formé à partir de ce collision est Abell 2256, situé à 780 millions d’années-lumière de la Terre. Cette image composite d’Abell 2256 combine les rayons X de Chandra et XMM en bleu avec des données radio recueillies par le radiotélescope géant Metrewave (GMRT), le Low Frequency Array (LOFAR) et le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) tout en rouge, plus les données optiques et infrarouges des Pan-STARR en blanc et jaune pâle.

Les astronomes qui étudient cet objet tentent de découvrir ce qui a conduit à cette structure d’apparence inhabituelle. Chaque télescope raconte une partie différente de l’histoire. Les amas de galaxies sont parmi les plus gros objets de l’univers contenant des centaines voire des milliers d’individus galaxies. De plus, ils contiennent d’énormes réservoirs de gaz surchauffés, avec des températures de plusieurs millions de degrés Fahrenheit. Seuls les télescopes à rayons X comme Chandra et XMM peuvent voir ce gaz chaud.

Les émission radio dans ce système provient d’un ensemble encore plus complexe de sources. Les premières sont les galaxies elles-mêmes, dans lesquelles signal radio est généré par des particules projetées dans des jets trous noirs supermassifs à leurs centres. Ces jets tirent dans l’espace en lignes droites et étroites (ceux marqués “C” et “I” dans l’image annotée, en utilisant le système de dénomination de l’astronome) ou ralentis lorsque les jets interagissent avec le gaz dans lequel ils se heurtent, créant des formes complexes et filaments (“A”, “B” et “F”). La source F contient trois sources, toutes créées par un trou noir dans une galaxie alignée avec la source la plus à gauche de ce trio.

Les ondes radio proviennent également d’énormes structures filamenteuses (étiquetées “relique”), principalement situées au nord des galaxies émettrices de radio, probablement générées lors de la collision. ondes de choc et des particules accélérées dans le gaz sur plus de deux millions d’années-lumière. Un article analysant cette structure a été publié plus tôt cette année par Kamlesh Rajpurohit de l’Université de Bologne en Italie dans le numéro de mars 2022 de Le Journal Astrophysique. Il s’agit du premier article d’une série en cours qui étudie différents aspects de ce système d’amas de galaxies en collision.

Enfin, il y a un “halo” d’émission radio situé près du centre de la collision. Parce que ce halo chevauche l’émission de rayons X et est plus faible que la structure filamentaire et les galaxies, une autre image radio a été produite pour accentuer la faible émission radio. Article II dirigé par Rajpurohit, récemment publié dans la revue Astronomie et astrophysiqueprésente un modèle selon lequel l’émission de halo peut être causée par la réaccélération des particules par des changements rapides de la température et de la densité du gaz au fur et à mesure de la collision et de la fusion des amas. Ce modèle, cependant, est incapable d’expliquer toutes les caractéristiques des données radio, soulignant la nécessité d’une étude plus théorique de cet objet et d’objets similaires.