jeudi 4 octobre 2018

Un catalogue énorme de sources de rayons X fourni par XMM-Newton


365 amas de galaxies, plus de 26000 noyaux actifs de galaxies, c'est le résultat de la moisson foisonnante de la deuxième livraison du grand relevé XXL du télescope spatial européen XMM-Newton, qui permet de contraindre le modèle cosmologique standard.



Les rayons X extragalactiques qui sont détectables en orbite (ils sont arrêtés par l'atmosphère terrestre) sont produits par les processus parmi les plus énergétiques : le gaz ultra chaud baignant les amas de galaxies et les noyaux actifs de galaxies nourris par l'accrétion de matière autour d'un trou noir supermassif. XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) est utilisé maintenant depuis 8 ans pour cartographier un maximum de sources X de ces deux types. Il a scanné deux portions du ciel de 25 degrés carrés durant 2000 heures ces huit dernières années. Le relevé nommé judicieusement XXL avait fourni une première livraison de données en 2015, qui comportait 100 amas de galaxies et environ 1000 noyaux actifs de galaxies et avait donné lieu à la publication de 16 articles scientifiques. C'est aujourd'hui la deuxième livraison du relevé XXL qui est publiée dans une édition spéciale de Astronomy and Astrophysics, et elle compte pas moins de 20 articles ... Cette inflation bibliographique est à la hauteur de l'inflation des données du relevé XXL : le nombre d'amas de galaxies observées par XMM-Newton atteint 365 pour 26000 noyaux actifs de galaxies. Des nombres considérables.

Certaines sources X sont si éloignées (plusieurs milliards d'années de trajet lumineux) que l'objet est identifié avec seulement 50 photons. La grande collaboration internationale travaillant sur le relevé XXL a également exploité de nombreux autres télescopes pour obtenir d'autres informations pour évaluer la nature des sources et surtout leur distance. On peut mentionner le télescope Canada-France-Hawaii à Hawaï, le William Herschel Telescope aux Canaries, ou encore le Anglo-Australian Telescope et le Australia Telescope Compact Array en Australie,  le Blanco Telescope au Chili, ainsi que le Giant Metrewave Radio Telescope indien et le télescope spatial américain Spitzer.


Le but de ce relevé  XXL est de fournir un catalogue détaillé (et bien caractérisé) d'amas de galaxies dans le but de contraindre les paramètres cosmologiques. En effet la matière dans l'Univers se répartit en gigantesques filaments formés par la gravitation à l'intersection desquels se trouvent les amas de galaxies (qui peuvent contenir des milliers de galaxies chacun). Ce sont les amas de galaxies qui tracent les plus grands pics de densité dans la structure à grande échelle de l'Univers. Les amas sont donc un outil crucial pour répondre aux questions que pose la cosmologie.

Parmi les paramètres cosmologiques qui régissent la structure et l'évolution de l'Univers se trouvent la densité de ses différents éléments et son taux d'expansion. De grands échantillons de traceurs cosmiques comme les amas de galaxies situés à des distances très variées sont donc très utiles pour évaluer ces paramètres cosmologiques.
Les astrophysiciens et cosmologistes peuvent ensuite comparer les résultats des paramètres cosmologiques issus de l'étude des amas de galaxies situés dans l'Univers relativement proche, avec les paramètres cosmologiques qui sont déduits du fond diffus cosmologique (donc dans l'Univers très jeune) par le satellite Planck par exemple. 


Et le relevé XXL indique que le nombre d'amas de galaxies n'est pas aussi important que ce que prédit le modèle cosmologique inféré par les données de Planck. Mais La distribution des amas de galaxies et des noyaux actifs de galaxies reste tout de même compatible avec le modèle cosmologique standard LambdaCDM dans lequel l'accélération de l'expansion est produite par une constante cosmologique dans les équations d'Einstein.
Si ce sont surtout les amas de galaxies qui sont utilisés pour étudier les paramètres cosmologiques, les AGN identifiés par XMM-Newton ont quant à eux été exploités pour mieux comprendre comme se forment et évoluent les trous noirs. 
C'est la première fois, grâce au relevé XXL, que les astrophysiciens peuvent mesurer l'effet d'agglomération en trois dimensions des amas de galaxies et des noyaux actifs de galaxies sur des très grandes échelles.
Le relevé XXL devrait fournir son ultime livraison de données dans trois ans, avec encore plus de sources X dans son catalogue, et surtout des analyses cosmologiques complétées et approfondies. Les questions qui ont été soulevées par ces quantités de données pourraient quant à elles être creusées par la prochaine mission de l'ESA dédiée à l'Univers en rayons X. Athena, c'est son nom, devrait être lancée en 2031 pour offrir une sensibilité si incroyable qu'il permettra de voir les rayons X des tout premiers amas de galaxies. XMM-Newton, lancé en 1999 aura alors bien mérité le repos éternel.

Source

The XXL Survey: second series
Astronomy & Astrophysics


The XXL Survey. XVII. X-ray and Sunyaev-Zel'dovich properties of the redshift 2.0 galaxy cluster XLSSC 122
A. B. Mantz, Z. Abdulla, S. W. Allen, J. E. Carlstrom, C. H. A. Logan, D. P. Marrone, B. J. Maughan, J. Willis, F. Pacaud, M. Pierre

The XXL Survey. XVIII. ATCA 2.1 GHz radio source catalogue and source counts for the XXL-South field
A. Butler, M. Huynh, J. Delhaize, V. Smolcic, A. Kapinska, D. Milakovic, M. Novak, N. Baran, A. O'Brien, L. Chiappetti, S. Desai, S. Fotopoulou, C. Horellou, C. Lidman, and M. Pierre

The XXL Survey. XXI. The environment and clustering of X-ray AGN in the XXL-South field
O. Melnyk, A. Elyiv, V. Smolcic, M. Plionis, E. Koulouridis, S. Fotopoulou, L. Chiappetti, C. Adami, N. Baran, A. Butler, J. Delhaize, I. Delvecchio, F. Finet, M. Huynh, C. Lidman, M. Pierre, E. Pompei, C. Vignali, J. Surdej

The XXL Survey. XXII. The XXL-North spectrophotometric sample and galaxy stellar mass function in X-ray detected groups and clusters
V. Guglielmo, B.M. Poggianti, B. Vulcani, C. Adami, F. Gastaldello, S. Ettori, S. Fotoupoulou, E. Koulouridis, M.E. Ramos Ceja, P. Giles, et al.

The XXL Survey. XIX. A realistic population of simulated X-ray AGN: Comparison of models with observations
E. Koulouridis, L. Faccioli, A. M. C. Le Brun, M. Plionis, I. G. McCarthy, M. Pierre, A. Akylas, I. Georgantopoulos, S. Paltani, C. Lidman, S. Fotopoulou, C. Vignali, P. Ranalli

The XXL Survey. XXIII. The mass scale of XXL clusters from ensemble spectroscopy
A. Farahi, V. Guglielmo, A. E. Evrard, B. M. Poggianti, C. Adami, S. Ettori, F. Gastaldello, P. A. Giles, B. J. Maughan, D. Rapetti, M. Sereno, B. Altieri, I. Baldry, M. Birkinshaw, M. Bolzonella, A. Bongiorno, M. J. I. Brown, et al.

The XXL Survey. XX. The 365 cluster catalogue
C. Adami, P. Giles, E. Koulouridis, et al.

The XXL Survey. XXVII. The 3XLSS point source catalogue
L. Chiappetti, S. Fotopoulou, C. Lidman, et al.

The XXL Survey. XXIX. GMRT 610 MHz continuum observations
V. Smolcic, H. Intema, Bruno Slaus, Somak Raychaudhury, Mladen Novak, C. Horellou, et al.

The XXL Survey. XXXI. Classification and host galaxy properties of 2.1 GHz ATCA XXL-S radio sources
A. Butler, M. Huynh, I. Delvecchio, A. Kapinska, P. Ciliegi, N. Jurlin, J. Delhaize, V. Smolcic, S. Desai, S. Fotopoulou, C. Lidman, M. Pierre, M. Plionis

The XXL Survey. XXX. Characterisation of the XLSSsC N01 supercluster and analysis of the galaxy stellar populations
V. Guglielmo, B.M. Poggianti, B. Vulcani, A. Moretti, J. Fritz, F. Gastaldello, C. Adami, C.A. Caretta, J. Willis, E. Koulouridis, M.E. Ramos Ceja, P. Giles, et al.

The XXL survey. XXIV. The final detection pipeline
L. Faccioli, F. Pacaud, J.-L. Sauvageot, M. Pierre, L. Chiappetti, N. Clerc, R. Gastaud, E. Koulouridis, A.M.C. Le Brun, A. Valotti

The XXL Survey. XXXII. Spatial clustering of the XXL-S AGN
M. Plionis, L. Koutoulidis, E. Koulouridis, L. Moscardini, C. Lidman, M. Pierre, C. Adami, L. Chiappetti, L. Faccioli, S. Fotopoulou, F. Pacaud, S. Paltani

The XXL Survey. XXXIV. Double irony in XXL-North. A tale of two radio galaxies in a supercluster at z = 0.14
C. Horellou, H. Intema, V. Smolcic, A. Nilsson, F. Karlsson, C. Krook, L. Tolliner, C. Adami, C. Benoist, M. Birkinshaw, C. Caretta, L. Chiappetti, J. Delhaize, C. Ferrari, S. Fotopoulou, V. Guglielmo, K. Kolokythas, F. Pacaud, M. Pierre, et al.

The XXL survey. XXXV. The role of cluster mass in AGN activity
E. Koulouridis, M. Ricci, P. Giles, C. Adami, L. Faccioli, M. Ramos-Ceja, M. Pierre, M. Plionis, C. Lidman, I. Georgantopoulos, L. Chiappetti, A. Elyiv, S. Ettori, Sj S. Fotopoulou, F. Gastaldello, F. Pacaud, S. Paltani, and C. Vignali

The XXL Survey. XXVIII. Galaxy luminosity functions of the XXL-N clusters
M. Ricci, C. Benoist, S. Maurogordato, C. Adami, B. Poggianti, L. Chiapetti, F. Gastaldello, V. Guglielmo, M. Sereno, R. Adam, S. Arnouts, A. Cappi, E. Koulouridis, F. Pacaud, M. Pierre, M.E. Ramos-Ceja

The XXL survey XVI. The clustering of X-ray selected galaxy clusters at z∼0.3
F. Marulli, A. Veropalumbo, M. Sereno, L. Moscardini, F. Pacaud, M. Pierre, M. Plionis, A. Cappi, C. Adami, S. Alis, B. Altieri, M. Birkinshaw, S. Ettori, L. Faccioli, F. Gastaldello, E. Koulouridis, C. Lidman, J.-P. Le Fevre, S. Maurogordato...

The XXL Survey. XXVI. Optical and near infrared identification of the ATCA 2.1 GHz radio sources in the XXL-S field
P. Ciliegi, N. Jurlin, A. Butler, J. Delhaize, S. Fotopoulou, M. Huynh, A. Iovino, V. Smolcic, L. Chiappetti, M. Pierre

The XXL Survey. XXXIII. Chandra constraints on the AGN contamination of z > 1 XXL galaxy clusters
C. H. A. Logan, B.J. Maughan, M.N. Bremer, P. Giles, M. Birkinshaw, L. Chiappetti, N. Clerc, L. Faccioli, E. Koulouridis, F. Pacaud, M. Pierre, M. E. Ramos-Ceja, J. Willis

The XXL Survey. XXV. Cosmological analysis of the C1 cluster number counts
F. Pacaud, M. Pierre, J.-.B. Melin, C. Adami, A. E. Evrard, F. Gastaldello, B. Maughan, M. Sereno, et al.


Illustrations

1) Les 365 amas de galaxies du relevé XXL  imagés en rayons X (ESA/XMM-Newton/XXL Survey)

2) Image composite de l'amas de galaxies XLSSC006 d'une masse de 500 000 milliards de masses solaires (ESA/XMM-Newton (X-rays); CFHT (optical); XXL Survey)

3) Les 365 amas de galaxies du relevé XXL  imagés dans le domaine visible (CFHT Legacy Survey/CTIO/XXL Survey)