XMM-Newton, un télescope spatial exploité par l’Agence spatiale européenne et la NASA, a photographié un grand « trèfle à feuilles » cosmique pour révéler ses origines mystérieuses.
La feuille de trèfle est un exemple de « cercle radio étrange » ou ORC. Ces objets sont d’étranges bulles de lumière radio si énormes qu’elles peuvent faire des milliers de fois la largeur de la Voie lactée, englobant ainsi une galaxie entière – parfois plusieurs.
Les ORC ont été découverts en 2019 lorsque l’Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP) a récupéré le bien nommé ORC-1. Depuis lors, les relevés radio du cosmos sont devenus suffisamment sensibles pour détecter sept autres ORC, dont le Cloverleaf, sujet des observations de XMM-Newton.
La force requise pour créer une telle structure est énorme, ce qui amène les astronomes à réfléchir aux événements qui pourraient être suffisamment violents pour créer des ORC. Grâce aux observations XMM-Newton, les scientifiques pensent que la création de la feuille de trèfle était une collision entre deux groupes de galaxies.
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“C’est la première fois que quelqu’un voit une émission de rayons X associée à un ORC”, a déclaré Esra Bulbul, chef de l’équipe à l’origine de cette étude et astrophysicienne à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre. dit dans la déclaration. “C’était la clé manquante pour percer le secret de la formation de Cloverblade.”
Comment radiographier un ORC
Une multitude de simulations informatiques ont tenté de reconstituer la naissance des ORC et ont pu recréer les formes de ces étranges formations. Pourtant, aucun n’a recréé l’intensité des émissions radio expansive qui définissent un ORC.
Cependant, Bulbul s’est rendu compte que les ORC n’avaient jamais été examinés à la lumière des rayons X auparavant. Le chercheur pensait qu’une telle étude pourrait être la pièce manquante du puzzle. En collaboration avec Xiaoyuan Zhang, postdoctorant au Max Plank Institute, elle a numérisé les données de l’enquête étendue de Roentgen avec un réseau de télescopes d’imagerie (eROSITA) à la recherche de telles émissions liées à l’ORC.
Le duo a trouvé des données sur une radiographie qui semblait à attacher au Cloverleaf ORC collecté en seulement 7 minutes de temps d’observation eROSITA. Bien qu’il s’agisse d’une petite quantité de données, cela a suffi à inciter Bulbul à constituer une équipe plus grande et à gagner cinq heures et demie de temps de télescope avec XMM-Newton.
“Nous avons eu vraiment de la chance”, a déclaré Zhang dans le communiqué. “Nous avons vu plusieurs sources ponctuelles plausibles de rayons X proches de l’ORC dans les observations d’eROSITA, mais pas l’émission étendue que nous avons vue avec XMM-Newton. Il s’avère que les sources d’eROSITA ne pouvaient pas provenir de Cloverleaf, mais c’était suffisamment convaincant. pour nous amener à y regarder de plus près.
Un choc de galaxies
L’émission de rayons X du Cloverblade vue par XMM-Newton montre la distribution des gaz dans un groupe de galaxies intégrées dans l’ORC. C’est un peu comme le tracé à la craie d’une scène de crime.
En observant comment ce gaz a été perturbé, l’équipe a pu constater que les galaxies de Leaf Clover faisaient autrefois partie de deux groupes distincts qui se sont contractés, sont entrés en collision et ont fusionné.
Les rayons X ont également révélé la température des gaz dans la région, la plaçant à environ 15 millions de degrés Fahrenheit (8,3 millions de degrés Celsius). Plus les masses de galaxies impliquées dans des carambolages galactiques comme celui-ci sont grandes, plus l’influence gravitationnelle de la fusion est grande et plus le gaz est aspiré rapidement. Tout cela augmente à son tour la température du gaz entrant, ce qui signifie que la température de ce matériau peut donner aux scientifiques une idée du nombre de galaxies impliquées dans la fusion. Il fallait juste travailler à rebours.
“Cette mesure nous permet de déduire que l’ORC Cloverleaf héberge environ une douzaine de galaxies gravitant ensemble, ce qui est cohérent avec ce que nous voyons dans les images en lumière visible profonde”, a déclaré Zhang.
Quant aux émissions radio de l’ORC, l’équipe suggère qu’elles ont été générées par des particules accélérées par des ondes de choc qui s’échappaient des galaxies lors de leur effondrement.
Un problème avec la proposition de l’équipe est que les fusions de groupes de galaxies sont courantes, mais les ORC, en revanche, sont rares. Cela signifie qu’on ne sait pas encore avec certitude comment ce groupe particulier de galaxies s’est brisée pour créer le Leaf Clover, alors que des événements similaires n’ont pas engendré de tels ORC.
“Les galaxies interagissent et fusionnent tout le temps”, a déclaré Kim Weaver, scientifique du projet XMM-Newton au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui n’a pas participé à l’étude, dans le communiqué. “Mais la source des particules accélérées n’est pas claire.”
Elle a ajouté qu’une autre possibilité pour le puissant signal radio pourrait impliquer les trous noirs supermassifs qui se trouvent au cœur de chacune des galaxies en collision. Ces trous noirs ont peut-être connu des épisodes d’alimentation et d’activité extrême dans le passé. Des électrons reliques de l’activité ancienne pourraient subsister et pourraient avoir été ré-accélérés par des fusions de groupes de galaxies qui ont produit d’intenses émissions radio.
Le mystère de la feuille de trèfle a peut-être été résolu, mais les découvertes soulèvent davantage de questions sur ces énormes émissions radio. L’équipe continuera à étudier cet ORC pour répondre à ces questions.
“Les fusions constituent l’épine dorsale de la formation de la structure, mais il y a quelque chose de spécial dans ce système qui stimule les émissions radio”, a déclaré Bulbul. “Nous ne pouvons pas dire pour l’instant de quoi il s’agit, nous avons donc besoin de données plus nombreuses et plus approfondies provenant à la fois des radiotélescopes et des télescopes à rayons X.”
Les recherches de l’équipe ont été publiées mardi 30 avril dans la revue Lettres d’astronomie et d’astrophysique.
