Un amas de galaxies familier a désormais un tout autre aspect
Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble, en collaboration avec des observations en rayons X du Chandra X-ray Observatory, ont découvert que CL0016+1609 n’est en réalité pas un seul amas de galaxies. L’objet, également connu sous le nom de MACS J0018.5+1626, semble être constitué de deux amas de galaxies en train de fusionner le long de notre ligne de visée.
Cette découverte est importante car les amas de galaxies figurent parmi les plus grandes structures de l’univers maintenues par la gravité. Lorsque deux d’entre eux entrent en collision et fusionnent, ils offrent aux chercheurs un moyen d’étudier la répartition de la matière, y compris la matière noire, à des échelles extrêmement vastes. Dans ce cas, la vue optique de Hubble et les données en rayons X de Chandra ont permis de transformer une cible lumineuse, très étudiée, en une histoire plus dynamique sur la formation des structures.
La nouvelle image publiée par Hubble est centrée sur un essaim dense de galaxies. L’amas est depuis longtemps connu comme une source brillante de rayons X et a déjà été étudié en détail dans les longueurs d’onde des rayons X et des ondes radio. Ce qui rend ce nouveau travail remarquable n’est pas seulement la qualité de l’image, mais son interprétation : l’amas lumineux est en fait une fusion observée sous un angle qui fait se superposer les deux systèmes depuis la perspective de la Terre.
Pourquoi cette fusion compte
Les fusions d’amas de galaxies sont des laboratoires importants pour la cosmologie, car elles impliquent d’immenses quantités de gaz chaud, de galaxies et de matière noire. Les chercheurs à l’origine des observations de Hubble ont spécifiquement demandé du temps sur l’Advanced Camera for Surveys du télescope afin de mesurer la répartition de la matière noire dans CL0016+1609.
Hubble ne peut pas imager directement la matière noire, mais il peut en détecter les effets. L’outil clé est la lentille gravitationnelle, dans laquelle la gravité de l’amas déforme et amplifie la lumière de galaxies plus éloignées situées derrière lui. En cartographiant la manière dont la lumière d’arrière-plan est déformée, les astronomes peuvent déduire où se concentre la masse invisible.
Cette approche est particulièrement utile dans une fusion, où la matière visible et la masse totale ne s’alignent pas toujours de façon simple. Un système en collision peut aider les chercheurs à comparer les positions des galaxies, du gaz chaud émetteur de rayons X et de la masse déduite par lentille. Le résultat est une image plus précise de la manière dont la fusion contribue à la croissance de la structure à grande échelle de l’univers.
L’intérêt scientifique ne se limite pas ici à un seul amas. Parce que ces collisions font partie du processus par lequel les structures cosmiques s’assemblent au fil du temps, chaque cas bien observé enrichit les efforts plus larges visant à comprendre comment la matière s’est agglomérée au cours de l’histoire cosmique.
Le rôle de Hubble dans le suivi de la matière noire
Les données de Hubble utilisées dans la nouvelle image proviennent de plus d’une campagne d’observation. En plus des observations de l’Advanced Camera for Surveys, l’image comprend aussi des données de la Wide Field Camera 3 de Hubble recueillies dans le cadre du Reionization Lensing Cluster Survey, ou RELICS.
RELICS a utilisé les amas de galaxies comme lentilles gravitationnelles naturelles pour sonder plus profondément l’univers. D’après le matériel source, les premières images infrarouges de Hubble pour cette cible ont été prises dans le cadre de ce programme, qui incluait 46 amas de galaxies. Ces lentilles gravitationnelles ont également aidé les astronomes à identifier environ 300 candidats galaxies à grand décalage vers le rouge.
Ce contexte plus large aide à comprendre pourquoi une cible comme CL0016+1609 reste précieuse même après des années d’étude. Un seul amas peut remplir plusieurs fonctions à la fois : être un sujet d’étude à part entière, un outil pour trouver des galaxies beaucoup plus lointaines, et un cas d’école pour cartographier la matière noire avec la lentille gravitationnelle.
Dans l’image publiée, ces effets sont visibles sous la forme d’arcs provenant de galaxies d’arrière-plan. Un arc vertical faible apparaît à gauche des grandes galaxies elliptiques près du centre, tandis qu’un arc plus lumineux et plus court est visible juste au-dessus et à droite de la même région. Ces structures étirées sont des signatures de la lentille gravitationnelle et rappellent aussi que l’amas agit comme un télescope cosmique naturel.
Un regard plus profond sur une cible bien connue
CL0016+1609 était déjà l’un des amas de galaxies les plus étudiés dans les longueurs d’onde des rayons X et des ondes radio. Cela rend l’interprétation mise à jour particulièrement notable. Plutôt que d’introduire un nouvel objet obscur, les résultats réinterprètent un système connu à l’aide d’une combinaison d’outils d’observation.
Il s’agit d’un schéma courant en astronomie moderne. Les grands observatoires ne produisent pas simplement des instantanés isolés. Ils donnent les meilleurs résultats lorsque leurs jeux de données sont combinés. Hubble apporte une imagerie optique et infrarouge précise, tandis que Chandra ajoute des informations sur le gaz chaud qui brille fortement en rayons X. Ensemble, ces vues peuvent révéler des relations physiques plus difficiles à discerner à partir d’une seule longueur d’onde.
Pour le public, l’image rappelle de manière frappante que les objets célestes apparemment statiques sont souvent pris au milieu de processus lents mais violents. Les amas de galaxies évoluent sur des échelles de temps immenses, mais leurs fusions façonnent l’architecture du cosmos.
Pour les chercheurs, l’amas offre une nouvelle occasion d’affiner les modèles de la répartition de la masse dans l’un des plus grands systèmes gravitationnels de l’univers. Si les mesures de matière noire de l’équipe s’améliorent, elles pourraient aider à clarifier le déroulement de la fusion et la manière dont des systèmes similaires devraient être interprétés dans de futures enquêtes.
Ce que cela nous dit sur l’univers dans son ensemble
L’importance du résultat tient moins à un événement spectaculaire unique qu’à une compréhension cumulative. Les plus grandes structures de l’univers n’ont pas émergé déjà formées. Elles se sont développées par des fusions et des accrétions répétées, les amas s’assemblant progressivement en ensembles encore plus grands.
En identifiant CL0016+1609 comme deux amas en fusion le long de notre ligne de visée, les astronomes obtiennent une étude de cas plus précise de ce processus. La géométrie est utile, les signatures de lentille sont visibles, et l’objet possède déjà une riche histoire d’observations à plusieurs longueurs d’onde.
Cette combinaison en fait une cible solide pour des observations de suivi. Elle montre aussi pourquoi Hubble reste productif sur le plan scientifique même après des décennies en orbite. Le télescope contribue toujours à des questions de premier plan sur la matière noire, l’assemblage de la structure à grande échelle et l’utilisation des lentilles naturelles pour observer des galaxies issues d’une époque bien plus ancienne de l’histoire cosmique.
L’image elle-même attire peut-être d’abord l’attention, mais l’évolution la plus importante est interprétative. Un amas lumineux et familier s’est transformé en scène de collision, et ce changement donne aux astronomes un meilleur cadre pour étudier à la fois la matière visible et la réserve de matière bien plus vaste qu’ils ne peuvent déduire que par la gravité.
Cet article est basé sur un reportage de Universe Today. Lire l’article original.
Originally published on universetoday.com
