XMM-Newton, un télescope spatial exploité par l’Agence spatiale européenne et la NASA, a photographié une vaste « feuille de trèfle » cosmique pour découvrir ses origines mystérieuses.
Le Cloverleaf 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’Australien Tableau de kilomètres carrés Pathfinder (ASKAP) récupéré sur 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 puissance nécessaire pour créer une telle structure est immense, ce qui amène les astronomes à réfléchir aux événements qui pourraient être violents. assez pour créer des ORC. Grâce aux observations XMM-Newton, les chercheurs pensent que l’événement de création de Cloverleaf était une collision entre deux groupes de galaxies.
« 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 enquête et astrophysicienne à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre. a déclaré dans un communiqué. « C’était la clé manquante pour percer le secret de la formation de Cloverleaf. »
Comment radiographier un ORC
Une multitude de simulations informatiques ont tenté de reconstituer les naissances 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.
Bulbul s’est cependant rendu compte que les ORC n’avaient jamais été étudiés à la lumière des rayons X auparavant. Le scientifique a estimé qu’une telle étude pourrait constituer la pièce manquante du puzzle. En collaboration avec Xiaoyuan Zhang, postdoc au Max Plank Institute, elle a analysé les données de l’étude Extended 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 d’émission de rayons X qui semblait à relier à l’ORC Cloverleaf rassemblé pendant seulement 7 minutes de temps d’observation eROSITA. Bien qu’il s’agisse d’une infime quantité de données, cela a suffi à inciter Bulbul à rassembler une équipe plus grande et à obtenir cinq heures et demie de temps de télescope avec XMM-Newton.
« Nous avons vraiment eu 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 elles étaient suffisamment convaincantes. pour nous amener à y regarder de plus près.
Un choc entre galaxies
L’émission de rayons X de Cloverleaf vue par XMM-Newton montre la distribution de gaz au sein d’un groupe de galaxies intégrées dans l’ORC. C’est un peu comme un contour à la craie sur une scène de crime.
En observant comment ce gaz a été perturbé, l’équipe a pu constater que les galaxies situées à l’intérieur de Cloverleaf faisaient autrefois partie de deux groupes distincts qui se sont rapprochés, sont entrés en collision et ont fusionné.
L’émission de rayons X a également révélé la température du 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 empilements galactiques comme celui-ci sont grandes, plus l’influence gravitationnelle de la fusion est grande et plus le gaz est entraîné rapidement. Tout cela, à son tour, augmente la température du gaz entrant, ce qui signifie la température. de ce matériau peut donner aux scientifiques une idée du nombre de galaxies impliquées dans la fusion. Il vous suffirait de travailler à rebours.
« Cette mesure nous permet de déduire que l’ORC Cloverleaf est hébergé par une douzaine de galaxies qui ont gravité ensemble, ce qui est en accord 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 particules accélérées par les ondes de choc qui s’échappait des galaxies alors qu’elles s’écrasaient ensemble.
Un problème avec la proposition de l’équipe est que fusions de groupes galaxies sont courants, mais les ORC, en revanche, sont rares. Cela signifie que l’on ne sait pas encore avec certitude comment ce groupe de galaxies particulier s’est brisé pour créer la Feuille de Trèfle, alors que des événements similaires n’ont pas donné naissance à de tels ORC.
« Les galaxies interagissent et fusionnent tout le temps », a déclaré Kim Weaver, scientifique du projet XMM-Newton de la NASA 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 signal radio puissant pourrait impliquer le 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 cette activité ancienne pourraient subsister et avoir été réaccélérés par la fusion de groupes de galaxies produisant 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 vastes émissions radio. L’équipe continuera à étudier cet ORC pour répondre à ces requêtes.
« Les fusions constituent l’épine dorsale de la formation de la structure, mais il y a quelque chose de spécial dans ce système qui fait exploser 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.
