La plus ancienne galaxie radio fossile découverte à ce jour a été retrouvée cachée dans un amas

Si nous avions été là et capables de voir au cœur de l’amas de galaxies Abell 980 il y a environ 260 millions d’années, nous aurions peut-être vu quelque chose de très spectaculaire.

La galaxie la plus brillante de l’amas a éclaté, résultat de l’activité de son trou noir supermassif, un événement qui continuerait à souffler des bulles massives émettant de la lumière radio dans l’espace.

Les astronomes, dirigés par Surajit Paul de l’Université Savitribai Phule Pune en Inde, affirment que ces bulles nouvellement découvertes – connues sous le nom de lobes radio ou radio galaxie – sont les plus anciennes du genre que nous ayons jamais vues.

De plus, une paire de lobes plus jeunes a été trouvée. Une deuxième équipe d’astronomes dirigée par Gopal Krishna de l’Université de Mumbai en Inde a retracé ceux-ci jusqu’à la même galaxie mère, faisant de l’objet combiné un exemple rare d’une double paire de lobes – suggérant que le trou noir supermassif de la galaxie a éclaté épisodiquement.

Image de l’amas, dans laquelle la galaxie mère est représentée en blanc et les lobes radio en rouge. (Centre national de radioastrophysique)

Étant donné que les lobes radio peuvent s’étendre sur des millions d’années-lumière, bien plus grandes que les galaxies à partir desquelles ils éclatent, ils peuvent affecter le milieu intergalactique, le gaz ténu entre les galaxies. L’étude de ces structures peut nous aider à mieux comprendre ce milieu, ainsi que l’activité récurrente et épisodique des trous noirs supermassifs qui les créent.

Les lobes radio sont assez courants dans l’Univers. Même la Voie lactée a des lobes radio. Ils sont produits lorsqu’un trou noir supermassif a une phase active, aspirant la matière de l’espace qui l’entoure.

Alors que la majeure partie de la matière tombe sur le trou noir, une partie est accélérée le long des lignes de champ magnétique externes du trou noir jusqu’à ses pôles, où elle est lancée dans l’espace sous la forme de deux jets se déplaçant à un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière.

Ces jets pénètrent dans l’espace intergalactique, où ils se dilatent en lobes qui interagissent avec le milieu intergalactique. Ces lobes agissent comme un synchrotron pour accélérer les électrons, produisant des émissions radio.

Le problème est qu’ils disparaissent très rapidement au-delà de notre capacité à les détecter, et il est rare de trouver des exemples au-delà d’environ 200 millions d’années, tels que nous les voyons. Cependant, ces reliques peuvent enregistrer des informations précieuses sur les conditions dans lesquelles elles se sont formées.

Paul et ses collègues ont émis l’hypothèse qu’un environnement susceptible de prolonger leur survie est le milieu chaud et détendu d’un amas de galaxies de faible masse et silencieux.

À l’aide du radiotélescope géant Metrewave en Inde, ils sont allés chercher un tel environnement dans des amas de galaxies – et ils en ont trouvé un, à Abell 980, situé à environ 2 milliards d’années-lumière. Là, ils ont détecté de faibles structures radio – des lobes qu’ils ont pu vieillir jusqu’à environ 260 millions d’années, couvrant une distance de 1,2 million d’années-lumière.

Ensuite, il s’agissait d’identifier d’où venaient les lobes.

Dans un deuxième article, Krishna et ses collègues ont pu le retracer jusqu’à la galaxie la plus brillante de l’amas. Maintenant, il se trouve au centre d’Abell 980 ; cependant, Krishna et son équipe ont montré qu’il n’était pas toujours dans cette position. En 260 millions d’années environ, il a migré de 250 000 années-lumière depuis la position à laquelle il a émis la première paire de lobes.

Une fois au centre de l’amas, la galaxie a ensuite éclaté à nouveau, produisant une deuxième paire de lobes. Les astronomes n’ont trouvé, à ce jour, que quelques dizaines d’exemples de galaxies qui ont été liées à deux paires de lobes radio, appelées galaxies radio double-double.

Parce que la galaxie mère des deux paires de lobes d’Abell 980 a migré, séparant les lobes, Krishna et son équipe ont nommé ces galaxies “radiogalaxies double-double détachées”. C’est aussi encore plus rare que les galaxies radio double-double; seuls deux autres candidats ont été signalés, faisant de cette découverte l’exemple le plus plausible à ce jour, selon les chercheurs.

De futures observations radio plus sensibles pourraient fournir encore plus d’exemples, aidant à faire la lumière sur la nature récurrente des explosions de trous noirs supermassifs.

Les deux journaux sont actuellement sous presse avec Astronomie & Astrophysique et Publications de la Société astronomique d’Australie, respectivement. Ils peuvent être trouvés ici et ici.

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