Les astronomes ont découvert le plus grand nuage connu de particules énergiques entourant un groupe de galaxies – le nuage de 20 millions de lumière de l’année autour du cluster Galaxy Plck G287.0 + 32,9.
PLCK G287.0 + 32,9 est situé à 5 milliards d’années-lumière de la Terre dans la constellation de Hydra.
Ce groupe de galaxies massif a piqué l’intérêt des astronomes depuis sa détection pour la première fois en 2011.
Des études antérieures ont repéré deux reliques brillantes – des ondes de choc géantes qui illuminent les bords du cluster. Mais ils ont raté la vaste émission radio faible et légère qui remplit l’espace entre eux.
De nouvelles images radio révèlent que l’ensemble du cluster est enveloppé dans une légère lueur radio, près de 20 fois le diamètre de la Voie lactée, suggérant que quelque chose de beaucoup plus grand et plus puissant est à l’œuvre.
« Nous nous attendions à une bonne paire de reliques sur les bords du cluster, qui aurait correspondu aux observations antérieures, mais nous avons plutôt trouvé que le cluster entier brillait à la radio », a déclaré le Dr Kamlesh Rajpurohit, un astronome au Centre d’astrophysique de Harvard & Smithsonian.
« Un nuage de particules énergiques que de plus en plus n’a jamais été observée dans ce cluster de galaxie ou tout autre. »
Le détenteur du record précédent – autour du groupe Galaxy Abell 2255 – s’étend sur environ 16,3 millions d’années-lumière.
Au fond de la région centrale du cluster, le Dr Rajpurohit et ses collègues ont détecté un halo radio à environ 11,4 millions d’années-lumière de diamètre, la première de sa taille observée à 2,4 GHz, une radiofréquence où les halos aussi grands ne sont généralement pas visibles.
Les résultats soulèvent des questions pour l’équipe car ils fournissent des preuves solides de la présence d’électrons de rayons cosmiques et de champs magnétiques étendus à la périphérie des grappes.
Cependant, il n’est pas clair comment ces électrons ont accéléré sur de si grandes distances.
« Les halos radio très étendus ne sont principalement visibles qu’à des fréquences plus basses parce que les électrons qui les produisent ont perdu de l’énergie – ils sont vieux et se sont refroidis au fil du temps », a déclaré le Dr Rajpurohit.
« Avec la découverte de cet énorme halo de taille, nous voyons maintenant des émissions radio s’étendant entre les chocs géants et au-delà, remplissant l’ensemble du cluster. »
«Cela suggère que quelque chose accélère activement ou réinterrera les électrons, mais aucun des suspects habituels ne s’applique.»
«Nous pensons que les ondes de choc géantes ou les turbulences pourraient être responsables, mais nous avons besoin de modèles plus théoriques pour trouver une réponse définitive.»
La découverte offre aux chercheurs une nouvelle façon d’étudier les champs magnétiques cosmiques – l’une des principales questions sans réponse en astrophysique – qui pourraient les aider à comprendre comment les champs magnétiques façonnent l’univers aux plus grandes échelles.
« Nous commençons à voir l’univers d’une manière que nous n’avons jamais pu auparavant », a déclaré le Dr Rajpurohit.
«Et cela signifie repenser la façon dont l’énergie et la matière se déplacent à travers ses plus grandes structures.»
« Les observations de l’observatoire de rayons X de Chandra de la NASA, exploitées par l’Observatoire astrophysique du Smithsonian, révèlent une structure en forme de boîte, une queue semblable à une comète et plusieurs autres caractéristiques distinctes dans le gaz chaud du cluster, suggérant que le cluster est très perturbé. »
«Certaines de ces caractéristiques des rayons X coïncident avec des structures radio-détectées, suggérant des chocs géants et des turbulences entraînés par des fusions accélérant ou réaccélérant les électrons.»
«Au centre du cluster, certaines de ces caractéristiques peuvent être causées par une fusion de deux petits grappes de galaxies, ou des explosions produites par un trou noir supermassif, ou les deux.»
