« Comment tout cela peut-il se produire ? » : Les scientifiques repèrent un groupe massif d’anciennes galaxies si chaudes qu’elles ne devraient pas exister

Les astronomes ont repéré un amas de galaxies étonnamment chaud dans l’univers primitif, ce qui remet en question les théories de l’évolution galactique.

L’amas brûlant existait seulement 1,4 milliard d’années après le Big Bangflamboyant bien plus tôt et plus chaud que ne le prédisent les modèles actuels de formation d’amas de galaxies. Cette découverte suggère que les modèles prévus de croissance des clusters pourraient devoir être repensés, ont rapporté les chercheurs le 5 janvier dans la revue Nature.

Les amas de galaxies sont des collections de matière noire et des centaines, voire des milliers de galaxies, toutes liées entre elles par la gravité. Ces galaxies sont séparées par un mélange de gaz appelé milieu intraamas. À mesure que les amas de galaxies se forment, le milieu intra-amas se réchauffe en raison des interactions gravitationnelles au sein de l’amas et des émissions d’énergie des jeunes étoiles et des trous noirs. Mais ce processus prend beaucoup de temps et les scientifiques n’ont que rarement observé un milieu intra-amas chaud dans les jeunes amas de galaxies.

« Comprendre les amas de galaxies est la clé pour comprendre les plus grandes galaxies de l’univers », co-auteur de l’étude Scott Chapmanun astrophysicien de l’Université Dalhousie qui a mené la recherche alors qu’il était au Conseil national de recherches du Canada (CNRC), a déclaré dans un communiqué déclaration. « Ces galaxies massives résident principalement dans des amas, et leur évolution est fortement façonnée par l’environnement très fort des amas au fur et à mesure de leur formation, y compris le milieu intra-amas. »

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un puissant radiotélescope situé au Chili, pour observer un jeune amas de galaxies brillant connu sous le nom de SPT2349-56, dont la lumière a été émise seulement 1,4 milliard d’années après le Big Bang. Cet amas est relativement petit – à peu près de la taille du halo externe de la Voie lactée – mais il contient plus de 30 galaxies actives et trois trous noirs supermassifs, et il forme des étoiles plus de 5 000 fois plus vite que la Voie lactée.

En utilisant un phénomène appelé effet thermique Sunyaev-Zeldovich, l’équipe a découvert que le gaz présent dans le milieu intra-amas est au moins cinq fois plus chaud que ce que les théories actuelles sur la formation des amas prédisent pour son âge relativement jeune.

« Nous ne nous attendions pas à voir une atmosphère d’amas aussi chaude si tôt dans l’histoire cosmique », co-auteur de l’étude Dazhi Zhoudoctorant au département de physique et d’astronomie de l’Université de la Colombie-Britannique, a déclaré dans le communiqué. « En fait, au début, j’étais sceptique quant au signal car il était trop fort pour être réel. »

Mais c’était réel – et cela pourrait signifier que des amas de galaxies peuvent se former plus rapidement que prévu.

« Cela nous indique que quelque chose dans l’univers primitif, probablement trois trous noirs supermassifs récemment découverts dans l’amas, injectait déjà d’énormes quantités d’énergie dans l’environnement et façonnait le jeune amas, beaucoup plus tôt et plus fortement que nous le pensions », a déclaré Chapman.

Dans des études futures, l’équipe prévoit d’étudier ce que cet amas inhabituel pourrait signifier pour la formation et l’évolution des amas de galaxies existants.

« Nous voulons comprendre comment la formation intense d’étoiles, les trous noirs actifs et cette atmosphère surchauffée interagissent, et ce que cela nous apprend sur la façon dont les amas de galaxies actuels ont été construits », a déclaré Zhou. « Comment tout cela peut-il se produire en même temps dans un système aussi jeune et compact ? »