Les astronomes pensaient que l’amas de Persée était un groupe massif mais stable de galaxies, jusqu’à ce qu’ils trouvent des indices d’une collision avec un autre cluster – mais personne n’avait identifié un intrus cosmique. Maintenant, en utilisant une méthode appelée lentille gravitationnelle faible, les scientifiques pensent qu’ils ont finalement trouvé l’intrus caché.
Le cluster Perseus Galaxy est l’une des structures les plus massives de l’univers connu. Portant le nom de sa constellation hôte, c’est un vaste groupe de milliers de galaxies réparties sur 11,6 millions d’années-lumière, environ 100 fois le diamètre de la Voie lactée.
À 250 millions d’années-lumière de la Terre, il est relativement à proximité, bien qu’il s’éloigne à 3 335 miles par seconde (5 366 kilomètres par seconde) en raison de la extension de l’univers.
Une galaxie «détendue»?
Les astronomes appellent des grappes de galaxies calmes et stables « détendus », ce qui signifie qu’ils ne sont pas entrés en collision avec d’autres grappes de l’histoire récente de l’univers. Pendant des années, le cluster Perseus a servi de premier exemple d’un cluster détendu.
Les débits réguliers de gaz chaud se déplacent entre ses galaxies de composants et perdent de la chaleur à mesure que le gaz coule vers le centre du cluster. Il y a aussi une faible lueur d’ondes radio, appelée radio « mini-halo », entourant la galaxie centrale. Les deux sont des signes d’un environnement cosmique stable.
Pourtant, les astronomes ont remarqué que, au lieu d’être sphérique comme un cluster non perturbé, il était déséquilibré dans une direction est-ouest, laissant entendre que quelque chose n’allait pas.
Puis, en 2012, les astronomes ont repéré des « fronts froids » dans le cluster – d’énormes régions des années-lumière qui se forment probablement lorsque les grappes de galaxies entrent en collision. Ces fronts marquent la frontière où le gaz chaud d’un cluster claque en gaz plus frais et plus dense d’un autre. C’était un indice fort que Perseus avait été dans un accident cosmique majeur. Mais si c’était vrai, une question restait: où était l’autre cluster qui l’a causée?
Des preuves de «fumer des armes»
Dans la nouvelle recherche, les astronomes basés aux États-Unis et en Corée du Sud pensent avoir trouvé le « pistolet fumant » dans le cas de la collision cosmique clandestine. Dans un nouvel article publié dans la revue Astronomie naturelleles chercheurs expliquent comment ils ont utilisé une technique appelée lentille gravitationnelle faible pour repérer les restes d’un cluster qui est entré en collision avec l’amas de Galaxie Persée il y a longtemps.
Albert Einstein prédit le phénomène de la lentille gravitationnelle il y a plus de 100 ans, où des objets massifs comme les galaxies se déformeraient espace-tempsRays lumineux de flexion et sources lointaines agrandissantes. La quantité qu’un objet déroutait la lumière donne aux astronomes une poignée sur sa masse, et les scientifiques ont depuis découvert beaucoup Exemples incroyables de lentille gravitationnelle.
Dans une lentille gravitationnelle faible, l’image des galaxies d’arrière-plan n’est que légèrement déformée lorsqu’elle passe par le cluster sur son chemin vers nous. En utilisant le télescope Subaru à Hawaï, les astronomes de la nouvelle étude ont analysé la distorsion de la lumière des galaxies loin derrière l’amas de Persée.
« Comme nous ne connaissons pas la forme intrinsèque de chaque galaxie, nous ne pouvons pas déduire à quel point l’image des galaxies d’arrière-plan est déformée », » Hyeonghan Kimun étudiant diplômé de l’Université Yonsei en Corée du Sud et le premier auteur du journal, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Pourtant, en visualisant de nombreuses galaxies d’arrière-plan, l’équipe a élaboré la distorsion moyenne et a utilisé une simulation informatique pour déterminer la quantité de masse dans le cluster de premier plan. Ils ont également identifié où la masse devait être pour produire les distorsions qu’ils ont observées.
Les astronomes ont découvert une vaste région de matière visible et de matière noire, appelée halo sous-close, entourant un plus petit groupe de galaxies. Cette région était centrée sur Galaxy NGC 1264 et intégrée à la périphérie du cluster Persée. Environ 100 fois la masse de la Voie lactée, le sous-cluster est lié à l’amas de galaxie principal par un « pont de masse » qui dure environ 1,4 million d’années-lumière et a presque la même masse.
Le modèle informatique a suggéré que ce pont est une preuve directe d’une interaction gravitationnelle entre les deux grappes, plutôt qu’un alignement fortuite, et qu’il coïncide avec la forme déséquilibrée du cluster. Le modèle informatique de l’équipe a également recréé les fronts froids découverts en 2012.
« Le résultat m’a surpris, car je considérais Persée comme un cluster détendu », a déclaré Kim.
Leur simulation commence il y a environ 7,5 milliards d’années, lorsque le sous-cluster de fusion est tombé dans l’influence du cluster Persée. Il a fallu environ 2 milliards d’années pour que ce sous-cluster passe près du centre du cluster principal pour la première fois. Puis, ralentit et recula par la gravité, il a réussi à 3 milliards d’années plus tard. Cette danse cosmique s’est répétée, et près de 2 milliards d’années plus tard, le sous-cluster a traversé une troisième fois, il y a environ 750 millions d’années.
Les résultats sont importants car la région est une cible privilégiée pour les astronomes qui étudient comment les grappes de galaxies se forment et évoluent.
« Le cluster Persée, grâce à sa proximité, a été largement étudié », a déclaré Kim, « nous permettant de découvrir et de tester de nombreux processus astrophysiques importants ». Ainsi, même si cette étude se concentre sur un seul cluster, elle a de grandes implications pour notre compréhension de l’univers, a-t-il ajouté.
De plus, les résultats mettent en évidence la puissance d’une lentille gravitationnelle faible, en particulier lorsque les méthodes traditionnelles n’ont pas réussi à révéler l’univers invisible. Cette approche aide non seulement à révéler des structures cachées dans l’univers, mais ouvre également la porte à la découverte de plus de fusions de cluster de galaxie et à comprendre comment ces systèmes massifs prennent forme.
