Que se passe-t-il dans les noyaux des clusters de galaxies?

Les centres de riches amas de galaxies sont les endroits les plus chaotiques de l'univers.

Par David J. Eicher  | Publication: lundi 1 juillet 2019

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MAUVAISE JOURNÉE GALAXIE. Le Galaxy C153, illustré ici, se désintègre en chargeant dans l'espace. Alors que la galaxie accélère à travers le gaz dans un grand amas de galaxies, elle perd une grande partie de son propre gaz. 

NASA / Adolf Schaller

Les centres de riches amas de galaxies contiennent les concentrations de matière les plus denses de l'univers. Ils sont également parmi les endroits les plus violents que nous connaissons. Alors que le temps passe et que de grandes galaxies pullulent autour des plus douces, des fusions ont lieu. Les grandes galaxies grossissent en mangeant de petites. Pendant que cela se produit, les mondes sont déchirés, les étoiles déchiquetées et les nuages ​​de gaz comprimés en de nouveaux affres imprudents de formation d'étoiles. Nous vivons dans un coin relativement calme de la galaxie de la voie lactée. En revanche, les centres de riches amas de galaxies sont les endroits les plus chaotiques de l'univers, constamment en activité. 

Jusqu'à récemment, les astronomes pensaient comprendre la formation des amas de galaxies. Alors que la matière s'effondre vers l'intérieur, entraînée par la gravité, des groupes de galaxies et des amas de matière se brisent. Les monstres de la scène, les grandes galaxies, tombent vers le centre, où réside la plus grande masse. 

Le gaz chaud dans le noyau de la grappe perd de l'énergie et se refroidit en émettant des rayons X. Lorsque le gaz à l'intérieur du cluster se refroidit, il se contracte également. Les astronomes ont surnommé ce gaz contractant un flux de refroidissement. Jusqu'en 2006, l'idée était évangélique depuis sa première proposition en 1977.

LOGJAM. Le centre de l'amas de galaxies Abell 1689 apparaît chaotique grâce à un fourré dense d'étoiles et de poussières libérées par sa multitude de galaxies tourbillonnantes.

Équipe scientifique NASA / ESA / ACS

Les amas de galaxies ont jeté quelques surprises aux astronomes. L'un des théoriciens qui a mis au point le modèle de flux de refroidissement, Paul Nulsen du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, déclare: «Nous pensons maintenant que c'est presque complètement faux.» Les chercheurs se concentrent maintenant sur un modèle où des flux plus complexes conduisent le formation et évolution des amas de galaxies. 

Mais le refroidissement au gaz reste une caractéristique importante des derniers modèles. Le problème, c'est que les astronomes ne savent tout simplement pas ce qui chauffe le gaz. Les observations aux rayons X suggèrent qu'une grande quantité de gaz frais devrait être produite dans le cœur des amas de galaxies chaque année. Cela devrait conduire à des épisodes massifs de formation d'étoiles. "Mais lorsque nous avons mesuré les taux de formation d'étoiles", explique Brian McNamara de l'Ohio State University, "nous obtenions 10 à 20 masses solaires par an ou moins." 

Alors qu'est-ce qui pourrait se cacher dans le gaz frais? Au tournant du siècle, McNamara a découvert un indice dans l'amas de galaxies lointaines Hydra A, à environ 840 millions d'années-lumière. À l'aide de l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA, il a montré que de puissants jets chauffaient le gaz environnant à des dizaines de millions de degrés. 

VALVE GRAVITATIONNELLE. S'engageant dans une danse de destruction, les galaxies du groupe appelé Sextet de Seyfert flirtent avec les fusions. 

NASA / J. Anglais, S. Hunsberger, S. Zonak, J. Chaarlton, S. Gallagher et L. Frattare

En 2005, McNamara et ses collaborateurs ont de nouveau utilisé Chandra, cette fois pour imager l'émission de rayons X à partir d'un cluster très éloigné, MS 0735.6 + 7421, qui se trouve à 2,6 milliards d'années-lumière à Camelopardalis. L'équipe a trouvé deux cavités gigantesques dans l'amas. Chacun de ces vides était suffisamment spacieux pour abriter 600 voies lactées. Les cavités se dilataient loin d'un trou noir supermassif. L'équipe a calculé que l'énergie requise pour déplacer ce gaz était d'environ 1061 ergs - l'équivalent de l'énergie libérée par 10 milliards de supernovae. Il s'agit de la plus grande éruption astronomique jamais enregistrée.

Il semble donc que la mystérieuse source de chaleur à l'intérieur des amas de galaxies soit des jets de galaxies actives alimentées par des trous noirs supermassifs. Mais le mystère persiste - les luminosités des jets ne correspondent pas exactement aux taux de refroidissement des rayons X des clusters. Ainsi, alors que l'ensemble du chauffage et du refroidissement des amas de galaxies devient plus clair, il est loin d'être résolu.

Ce que les astronomes savent, c'est que les amas de galaxies massives restent parmi les spots les plus énergétiques du cosmos.

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/greatest-mysteries/2019/07/47-what-happens-at-the-cores-of-galaxy-clusters?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR132FBF_ngK7IOS3TEEf8moPqhlEunOowLl776fFS5Vx4FP66nzTWyIdAw