Grâce au radiotélescope MeerKAT, des astronomes ont découvert un nouveau cercle radio étrange qui semble être associé à une galaxie elliptique connue sous le nom de J0219-0505. Cette découverte, qui pourrait aider à mieux comprendre la nature de ce mystérieux phénomène d'émission radio, est rapportée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Ce qu'on nomme les "cercles radio étranges" (ORC : Odd Radio Circles) sont des mystérieux anneaux gigantesques visibles en ondes radio et dont l'origine reste encore inexpliquée. Ils sont généralement observés comme des cercles d'émission radio à spectre raide, sans aucune émission correspondante à d'autres longueurs d'onde. Jusqu'à présent, seules quelques structures de ce type ont été clairement définies comme des ORC. Ray Norris (CSIRO) et ses collaborateurs annoncent la détection d'un nouvel ORC, une découverte qui a été faite dans le cadre de l'étude MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE). Norris est le découvreur des quatre premiers ORC en 2021.On en connaît aujourd'hui 7, 8 avec ce nouveau spécimen.
Le nouvel ORC, désigné ORC J0219–0505, a été identifié comme les précédents comme un anneau d'émission radio aux bords brillants entourant une source radio compacte au centre. Cet anneau semble être rempli d'une faible émission diffuse, avec des indices d'une certaine structure. De plus, les observations ont également détecté une faible émission diffuse s'étendant vers le sud-est de l'anneau. Norris et ses collaborateurs montrent qu'il existe bien une galaxie au centre, il s'agit d'une galaxie elliptique massive (WISEA J021912.43–050501.8), qui présente des caractéristiques étendues visibles sur les images optiques et infrarouges.
De telles caractéristiques étendues ne sont pas anodines, parce qu'elles sont caractéristiques d'une perturbation par une fusion ou une interaction entre galaxies. On peut donc penser, comme le font les auteurs de l'article que ORC J0219–0505 pourrait être une couche d'émission radio résultant d'électrons énergisés par un choc sphérique provenant d'une fusion de galaxies.
Depuis 2021 et la découvert du premier ORC (voir ici, épisode 1134), de nombreuses explications physiques sur la nature des ORC ont été proposées, sans qu'aucune d'elle ne s'impose. On a notamment parlé d'un choc de terminaison directe résultant d'événements de sursauts stellaires (Norris et al., 2021), de fusions de trous noirs supermassifs binaires (Koribalski et al. 2021 ; Norris et al. 2022 ), de restes de supernova au sein du Groupe local (Filipović et al. 2022 ;Omar 2022 ;Sarbadhicary et al. 2023 ), de perturbations de marée d'étoiles par des trous noirs de masse intermédiaire ou supermassifs ( Omar 2022 ), ou encore d'émissions synchrotron provenant de chocs autour de galaxies massives (Yamasaki et al. 2024 ), ou bien de l'émission synchrotron de l'activité historique de flux galactiques (Coil et al. 2024 ), de bulles gonflées par jet de noyau galactique actif (Lin & Yang 2024 ). Et Dolag et al. ont même postulé en 2023 que les chocs internes résultant de la formation de halos galactiques de la taille d'un groupe pourraient expliquer la fréquence de détection et la morphologie des populations d'ORC.
Pour les ORC précédents, des halos avec une masse du halo de matière noire de 1000 à 10000 milliards de masses solaires et une masse stellaires de quelques centaines de milliards M⊙ avec un nombre de Mach de choc interne de 2,1−2,4 peuvent en effet expliquer les caractéristiques observées. Mais, un mécanisme d'accélération par choc direct des électrons des rayons cosmiques ne parvient pas à reproduire les luminosités observées de l'émission radio.
Pour ce nouveau petit ORC, il semblerait que ce soit différent. Les chercheurs ont mesuré le diamètre d'ORC J0219–0505 : le cercle fait 35 secondes d'arc, ce qui correspond à 371 600 années-lumière (en supposant le même décalage vers le rouge que la galaxie hôte de 0,196). Norris et son équipe notent que ORC J0219–0505 est beaucoup plus petit et plus faible que les ORC isolés qui ont été précédemment découverts. Les 7 ORC précédemment connus depuis la découvert du premier font tous un diamètre compris entre 300 et 500 kpc (entre 1 et 1,7 millions d'années-lumière), ORC J0219–0505 et donc au moins 3 fois plus petit.
Et comme cette découverte a été faite dans une étude radio profonde mais relativement petite, cela indique qu'il doit exister une population d'ORC plus faible qui reste à dévoiler par MeerKAT ou d'autres radiotélescopes. Pour Norris et ses collaborateurs, cela suggère aussi que l'uniformité apparente des propriétés des premiers ORC est un effet de sélection. En particulier, la nouvelle découverte est cohérente avec le fait que les ORC ont une distribution de densité de flux similaire à celle de la population plus large de sources radio extragalactiques.
Il est primordial de comprendre les caractéristiques morphologiques étendues visibles aux longueurs d'onde optiques, car elles peuvent être la clé pour vraiment comprendre le processus qui génère les ORC. Cela fera l'objet de travaux ultérieurs pour Norris et ses collaborateurs, qui exploreront également la polarisation et les propriétés spectrales de ce nouvel ORC.
Source
MeerKAT discovery of a MIGHTEE Odd Radio Circle
Ray P Norris, et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 537, Issue 1 (February 2025)
Illustration
1. ORC J0219–0505 imagé par MeerKAT en ondes radio (Norris et al.)
2. Ray Norris
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