Le télescope spatial Planck découvre une paire d'amas galactiques reliés par un pont de gaz chaud

Le 21 novembre 2012

Le télescope spatial Planck vient de détecter pour la première fois et sans ambiguïté un pont de gaz chaud reliant une paire d'amas de galaxies situées à 10 millions d'années-lumière l'une de l'autre.

La principale tâche de Planck consiste à capter le rayonnement fossile, c'est-à-dire la plus ancienne lumière du cosmos. La faible lumière, lorsqu'elle voyage à travers l'Univers, rencontre différents types de structures, dont des galaxies et des amas galactiques. Ces derniers sont constitués de centaines de milliers de galaxies retenues ensemble par la force de gravité.

Lorsque le rayonnement fossile interagit avec les gaz chauds qui imprègnent ces immenses structures cosmiques, la répartition de l'énergie de ce rayonnement est modifiée d'une manière caractéristique. On appelle ce phénomène l'effet Sunyaev–Zel'dovich (SZ), d'après les scientifiques qui l'ont découvert.

L'effet SZ, qui a déjà été utilisé par Planck pour détecter d'autres amas galactiques, permet aussi de détecter les légers filaments de gaz qui pourraient relier les amas entre eux.

Peu de temps après la naissance de l'Univers, des filaments de matière gazeuse ont envahi le cosmos à la manière d'une toile géante. Des amas galactiques se sont formés à partir des nœuds les plus denses.

La majeure partie de ces minces filaments de gaz n'ont pas encore été détectés, mais les astronomes croient pouvoir en retrouver entre des amas de galaxies en interaction, là où les filaments sont compressés et chauffés, ce qui les rend plus faciles à détecter.

La découverte d'un pont de gaz chaud qui connecte, à une température d'environ 80 millions de degrés Celsius, les amas de galaxies Abell 399 et Abell 401 contenant chacun des centaines de galaxies, en fait la preuve. C'est en outre la première fois que Planck détecte des gaz reliant des amas galactiques grâce à l'effet SZ.

Les premières analyses indiquent que les gaz détectés pourraient être formés d'un mélange de filaments de la toile cosmique et de gaz provenant des amas.

Une analyse plus poussée et la découverte éventuelle d'autres ponts de gaz reliant des amas galactiques permettront d'obtenir des réponses plus concluantes.

Cette nouvelle découverte met en évidence la capacité de Planck à sonder les amas de galaxies jusqu'à leurs confins et au-delà, et à observer les liens qui les rattachent aux gaz omniprésents dans l'Univers, à partir desquels tous les groupes de galaxies se sont formés. 

Liens avec le Canada

Le concept de « toile cosmique » a été décrit pour la première fois en 1996 par les astrophysiciens canadiens J. Richard Bond, Lev Kofman et Dmitry Pogosyan. Le professeur Bond dirige présentement l'équipe canadienne de l'instrument à haute fréquence (HFI), qui est l'un des deux instruments du télescope Planck fourni par le Canada grâce à un financement de l'Agence spatiale canadienne (ASC).

« Lorsque nous avons développé, au milieu des années 1990, la théorie de la toile cosmique selon laquelle des filaments de matière jouaient le rôle fondamental de pont liant entre elles les plus imposantes entités de l'Univers, soit les amas de galaxies, et les attirant ultimement les unes vers les autres jusqu'à ce qu'elles fusionnent, l'une des premières observations réalisées a été la détection des filaments, par l'effet lenticulaire gravitationnel », explique le professeur J. Richard Bond de l'Institut canadien d'astrophysique théorique de Toronto. « Les récentes découvertes de Planck sont très prometteuses. C'est extraordinaire de voir pour la première fois, dans le rayonnement fossile, l'empreinte du gaz chaud des filaments alors que les amas s'approchent l'un de l'autre pour éventuellement fusionner. »

« Lorsque l'idée de la toile cosmique a été décrite pour la première fois par MM. Bond, Kofman et Pogosyan, c'était une véritable révélation! Soudainement, nous avions une explication claire de la façon dont les structures de l'Univers se forment, et de la raison pour laquelle les objets de petite taille semblaient devenir de plus en plus gros, et les objets de grande taille semblaient rapetisser », souligne le professeur Douglas Scott, de l'Université de Colombie-Britannique, qui dirige l'équipe canadienne de l'instrument à basse fréquence (LFI), lequel est le deuxième instrument mis au point par le Canada dans le cadre de la mission du télescope Planck. « Le concept de la toile cosmique permettait d'expliquer ce paradoxe. C'est absolument passionnant d'obtenir de nouvelles preuves venant appuyer le concept grâce à la détection d'un filament de gaz chauds », ajoute le professeur Scott. 

-Certaines parties du texte ont été offertes par l'Agence spatiale européenne (ESA).