vendredi 21 mai 2021

Détection d'un 5ème cercle radio "bizarre", un ORC

Le 13 février dernier, je vous relatais dans le numéro 1134 de Ça Se Passe Là-Haut la découverte de quatre objets un peu étranges dans le domaine radio qui forment des cercles quasi parfaits de grande dimension. Ils ont été baptisés ORC (Odd Radio Circles). Aujourd’hui c’est un nouveau spécimen qui vient d’être observé par une équipe à dominante australienne. Une étude publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society sous le titre Discovery of a new extragalactic circular radio source with ASKAP: ORC J0102–2450.

C'est grâce à l'Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) que Bärbel Koribalski (CSIRO Astronomy and Space Science) et ses collaborateurs aux Etats-unis, au Mexique et en Australie ont détecté un nouveau grand cercle radio extragalactique bizarre, un ORC. Les ORC sont des objets de très grande taille, très circulaires et brillants en ondes radio le long de leurs bords et ils sont invisibles aux longueurs d'onde visibles, infrarouges ou en rayons X. C'est donc le cinquième objet de ce type qui est observé. Ici, les observations ont été faites à la fréquence de 944 MHz (quelques dizaines de centimètres de longueur d'onde). La nouvelle source radio, appelée ORC J0102-2450, a un diamètre angulaire de 70 secondes d'arc.
Koribalski et ses collaborateurs étaient partis à la recherche de sources radio étendues et notamment de sources correspondant à des ORC. Ils ont exploré une zone du ciel qui fait un carré de 20° de côté, centré près de la galaxie NGC 253. Et ce cercle a la particularité d'avoir une galaxie elliptique dans son centre, que les astrophysiciens pensent y être associée : DES J0102-2450. C'est donc le troisième ORC (sur 5) qui possède une galaxie elliptique dans son centre géométrique. A partir de la distance de cette galaxie qui peut être estimée (z=0,27, soit 2,9 milliards d'années-lumière), en considérant que le cercle se trouve à la même distance, on en déduit sa dimension : son diamètre ferait 978 000 années-lumière... 
 
En tenant compte de la morphologie globale de ORC J0102-2450 et de l'absence de contreparties dans les autres longueurs d'onde, les astronomes tirent quelques conclusions concernant l'origine de cet ORC. Pour expliquer une telle taille, ils font trois propositions : la première hypothèse évoque un lobe relique d'une radio galaxie géante vue de face (produite par la galaxie centrale), la deuxième hypothèse met en jeu une onde de choc géante, peut-être issue d'une fusion de trous noirs supermassifs. Et enfin la troisième hypothèse envisagée par les auteurs est qu'il pourrait s'agir d'une interaction entre une galaxie voisine (DES J0102–2451, située à 150 kpc au sud-est du cercle : en bas à gauche sur l'image) et le milieu intergalactique. 
Pour tester ces différentes hypothèses, d'autres observations vont être nécessaires : en radio à plus basse fréquence, mais aussi en rayons X profond pour détecter une faible luminosité X qui devrait apparaître dans certaines de ces hypothèses. 
Pour Koribalski et ses collaborateurs, la présence de la galaxie DES J0102-2450 au centre du cercle n'est certainement pas une coïncidence. Ils ont mesuré ses caractéristiques : elle a une taille visible de 30 kpc × 18 kpc et une masse stellaire de 1011 M. Ils en déduisent même la masse de son trou noir supermassif qui doit être d'environ 750 millions de masses solaires. 
Mais la présence d'une autre galaxie très proche est aussi intrigante. L'hypothèse d'une interaction de cette galaxie avec le milieu est soulevée par les astrophysiciens car ils remarquent que le cercle possède une structure en forme de C où la partie Est, plus brillante, pourrait être interprétée comme une queue qui émerge vers le nord à partir du sud-est. Les auteurs notent que ce scénario pourrait aussi expliquer le premier ORC détecté (ORC1 dans la publication de février) qui lui aussi a une galaxie voisine très proche en plus de la galaxie centrale.
Pour le moment, on le voit, on ne peut faire que des suppositions quelque peu hasardeuses pour tenter d'expliquer les "cercles radio bizarres".  Ce qui semble se dessiner néanmoins, c'est qu'il y aurait préférentiellement une galaxie elliptique au centre des ORC. Les objets ORC3 et 4 seraient alors des objets différents, ils étaient d'ailleurs un peu reconnus comme tels par Norris et al. dans leur étude de février, étant étonnamment très proches l'un de l'autre et sans galaxie centrale. 

La poursuite des relevés à grand champ dans le domaine radio promet de belles futures découvertes de nombreux ORC et des études poussées à d'autres longueurs d'ondes fourniront peut-être rapidement une solution viable pour expliquer ces objets, ou pas...  

Source

Discovery of a new extragalactic circular radio source with ASKAP: ORC J0102–2450
Bärbel Koribalski et al. 
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 505, (July 2021)


Illustration 

Contour radio de ORC J0102-2450 observé avec ASKAP (Koribalski  et al.)