samedi 9 janvier 2016

Découverte de l'amas de galaxies jeune le plus massif

L'étude détaillée de l'amas de galaxies jeune le plus massif connu à ce jour vient d'être rendue publique lors de la 227ème réunion de l'American Astronomical Society qui s'est tenue toute la semaine en Floride. L'amas IDCS J1426.5+3508 (ou IDCS 1426 en raccourci) a une masse record d'environ 300 000 milliards de masses solaires (dont 90% de matière noire...).



IDCS 1426 se situe à une distance de près de 10 milliards d'années-lumière, l'Univers n'était alors âgé que de 3,8 milliards d'années. C'est l'amas le plus massif jamais observé à cette époque cosmique. IDCS 1426 a d'abord été découvert grâce au télescope spatial Spitzer en infra-rouge, puis il a été scruté avec le télescope spatial Hubble ainsi qu'avec le télescope Keck hawaïen pour en déterminer la distance. Puis ce fut au tour du réseau de radiotélescopes californien CARMA (Combined Array for Millimeter Wave Astronomy) d'apporter des données en ondes millimétriques indiquant une masse de l'amas gigantesque. Enfin, pour confirmer les multiples indices déjà engrangés, les astrophysiciens ont observé IDCS 1426 dans le domaine des rayons X avec Chandra X-Ray Observatory, l'autre télescope spatial star de la NASA.
Chandra vient de confirmer la masse énorme de l'amas, 300 000 milliards de masses solaires, ainsi que l'existence d'une proportion de 90% de cette masse qui n'est pas de la matière ordinaire. Il contient ainsi l'équivalent de 3000 galaxies comme la nôtre...
Image composite de IDCS 1426 : Rayons X en bleu  (NASA/CXC/Univ of Missouri/M.Brodwin et al); Visible en jaune (NASA/STScI) et Infra-rouge en rouge (JPL/CalTech)
La présence d'un aussi gros amas de galaxies à cette époque de l'Univers n'est pas sans poser quelques questions aux astrophysiciens. Mark Brodwin, de l'Université du Missouri qui a conduit cette étude, précise : "Etant l'une des structures les plus massives à se former dans l'Univers, cet amas donne un challenge pour les théories qui tentent d'expliquer comment évoluent les amas et les galaxies." En effet, de part leur grandes dimensions, on estime généralement que ces structures doivent prendre plusieurs milliards d'années pour se former. Et Brodwin d'ajouter : "Nous arrivons vraiment aux limites de ce que nous comprenons avec cette découverte..."
La masse de l'amas a été déterminée par trois méthodes indépendantes : tout d'abord par l'évaluation de la masse nécessaire pour assurer le confinement du gaz chaud au sein de l'amas observé en rayons X par Chandra, ensuite par les traces laissées par le gaz sur le fond diffus cosmologique (par effet Sunyaev-Zel'dovich), et enfin par l'effet de lentille gravitationnelle produit par l'amas sur la lumière de galaxies situées en arrière-plan.  

D'autres amas de galaxies massifs avaient été découverts dans le passé, mais jamais avec une telle combinaison de masse et de jeunesse. Les astrophysiciens ont observé dans les images en rayons X la présence de zones d'émission beaucoup plus intense vers le centre de l'amas mais pas exactement au centre. Ils pensent que ce cœur plus dense pourrait être le résultat de la fusion avec un autre amas de galaxies qui aurait pu se passer 500 millions d'années auparavant. Michael McDonald, du MIT, co-auteur de l'étude publiée dans the Astrophysical Journal, estime que les fusions d'amas qui devaient être courantes à cette époque cosmique, ont dû jouer un rôle important dans la formation accélérée de IDCS 1426.

Même si elle ne remet pas en cause fondamentalement le modèle cosmologique, la découverte de cet amas ultra-massif dans l'Univers âgé de moins de 4 milliards d'années devrait permettre aux astrophysiciens d'affiner grandement leurs modèles décrivant l'évolution des plus grandes structures de l'Univers.

Source :

IDCS J1426.5+3508: The Most Massive Galaxy Cluster at z>1.5
Mark Brodwin et al.
The Astrophysical Journal, sous presse