Romain
Il s’agit du protocluster Spiderweb, un ancêtre dynamiquement actif, destiné à devenir l’une des structures les plus massives du cosmos connues à ce jour.
Le protocluster Spiderweb (anciennement connu sous le nom de MRC 1138-262) observé à une époque où l’Univers n’avait que 3 milliards d’années / Crédit : ESO/Di Mascolo et al. ; TVH : H. Ford
Observer le ciel, c’est remonter le temps. L’équipe d’astronomes dirigée par le chercheur italien Luca Di Mascolo le sait bien, pour avoir assisté à la naissance d’un amas de galaxies alors que l’Univers n’avait que 3 milliards d’années. Il s’agit du nuage primordial de Spiderweb, un ancien protoamas situé à plus de 10 milliards d’années-lumière de nous, destiné à devenir l’une des structures les plus massives du cosmos connues à ce jour. L’observation, détaillée dans une étude publiée dans Nature, a été rendue possible grâce à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l’interféromètre astronomique de 66 radiotélescopes situé dans le désert d’Atacama, au Chili, capable d’étudier le rayonnement électromagnétique à longueurs d’onde millimétriques et submillimétriques.
Les amas de galaxies abritent un grand nombre de galaxies, parfois des milliers. Ils contiennent également un vaste milieu intracluster (ICM), un gaz qui imprègne l’espace entre les galaxies de l’amas, dépassant largement la masse des galaxies elles-mêmes. Auparavant, l’ICM était étudié dans des amas de galaxies presque entièrement formés mais jamais dans des protoamas, ce qui a poussé l’équipe de Luca Di Mascolo, premier auteur de l’étude et chercheur à l’Université de Trieste, à concevoir, proposer et gérer l’observation de l’un des le protocluster le plus prometteur, le protocluster Spiderweb, ainsi appelé parce qu’il ressemble à une gigantesque araignée cosmique déterminée à dévorer des galaxies plus petites comme des mouches prises dans une toile.
Bien qu’il soit l’un des plus étudiés, personne n’a jamais détecté l’ICM auparavant dans le protocluster Spiderweb, qui est resté insaisissable malgré les simulations cosmologiques prédisant la présence de gaz chauds pendant plus d’une décennie, explique Elena Rasia, chercheuse à l’Istituto Nazionale. d’Astrophysique (INAF) de Trieste et co-auteur de l’étude. “Il n’y a pas de confirmation observationnelle – indique l’expert -. Cela nous a conduit à sélectionner avec soin l’un des candidats les plus prometteurs »
Pour obtenir ces confirmations d’observation, l’équipe a détecté ce que l’on appelle l’effet thermique Sunyaev-Zeldovich (SZ), qui se produit lorsque la lumière du fond diffus cosmologique – le rayonnement résiduel du Big Bang – traverse l’ICM, interagissant avec le rayonnement rapide -déplacer des électrons dans le gaz chaud. Cela indique que sa couleur, ou plutôt sa longueur d’onde change légèrement. « Aux bonnes longueurs d’onde, l’effet SZ apparaît donc comme un effet d’ombre d’un amas de galaxies sur le fond diffus cosmologique », explique Di Mascolo.
En mesurant ces ombres, les astronomes pourraient alors déduire l’existence du gaz chaud, estimer sa masse et sa pression, et cartographier sa structure. « Grâce à sa résolution et sa sensibilité inégalées, ALMA est le seul télescope actuellement capable d’effectuer une mesure de ce type » ajoute le chercheur.
Dans le détail, il est apparu que Spiderweb contient un vaste réservoir de gaz chaud à une température de quelques dizaines de millions de degrés Celsius, ce qui correspond à ce que l’on attend d’un ancêtre dynamiquement actif qui devrait effectivement se transformer en un énorme amas de galaxies dans environ 10 milliards d’années, augmentant sa masse d’au moins un facteur dix. « Au cours de l’évolution du système – pointe Tony Mroczkowski, co-auteur des travaux et chercheur à l’Organisation européenne pour la recherche astronomique dans l’hémisphère sud (ESO) – la composante thermique chaude va détruire la majeure partie de la composante froide. Nous assistons donc à une transition en douceur, fournissant une confirmation observationnelle des prédictions théoriques de longue date de la formation des plus grands objets gravitationnellement liés de l’Univers. »
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