mercredi 11 janvier 2017

Une fusion de deux amas de galaxies + un trou noir supermassif = un phénoménal accélérateur de particules


L'un des beaux résultats présentés durant la 229ème réunion de l'American Astronomical Society la semaine dernière est sans doute cette image composite qui révèle deux des plus puissantes forces cosmiques à l'oeuvre, et vues simultanément pour la première fois : l'onde de choc associée à la fusion de deux amas de galaxies (Abell 3411 et 3412) et les champs électromagnétiques associés à un trou noir supermassif.




Le scénario, tel qu'il a été reconstruit par les astrophysiciens menés par Reinout  van Weeren (Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics) est le suivant : La collision des deux amas de galaxies, situés à près de 2 milliards d'années-lumière de nous, produit une émission étendue de rayons X par la collision des deux nuages de gaz chauds des amas. Parallèlement, le gaz se retrouve accéléré violemment par les puissants champs électromagnétiques du trou noir supermassif qui est situé au centre de la galaxie centrale de l'un des deux amas, en une sorte de jet à grande vitesse. Mais l'onde de choc de la collision des masses de gaz des deux amas vient ajouter une nouvelle accélération aux particules déjà accélérées dans le jet de ce trou noir supermassif!

La résultante de ces particules accélérées (principalement des électrons) est une très forte émission radio qui peut être détectée malgré la très grande distance.
Les observations que van Weeren et ses collaborateurs ont présenté à Grapevine mercredi dernier et qu'ils publient dans Nature Astronomy ont requis de nombreux moyens d'observation dans presque toutes les longueurs d'ondes : le télescope spatial Chandra pour les rayons X, les radiotélescopes GMRT (Giant Meterwave Radio Telescope) et Karl Jansky VLA pour les ondes radio, et Keck et Subaru pour le visible.

Il faut rappeler que les émissions radio en provenance de Abell 3411 et Abell 3412 restaient un petit mystère depuis plusieurs années, la forme étendue de ces émissions radio à une aussi grande distance étant difficilement explicable. Il s'agit donc d'une remarquable combinaison d'événements produisant un formidable accélérateur de particules qui en est à l'origine, et c'est la première fois que les deux phénomènes sont vus simultanément au sein du même système astrophysique.
Grâce à cette double accélération, ces électrons font partie des particules les plus énergétiques qu'on aie jamais vues.


Source :

The case for electron re-acceleration at galaxy cluster shocks
Reinout J. van Weeren et al.
Nature Astronomy 1, 0005 (2017)


Illustration :

Image composite des amas de galaxies Abell 3411 et 3412 : ondes radio en rouge, rayons X en bleu, les contours pleins indiquent la densité de galaxies.(NASA/CXC/SAO/van Weeren et al).