Les astronomes utilisant les données de l'observatoire Chandra X-Ray de la NASA et d'autres télescopes ont dressé une carte détaillée d'une rare collision entre quatre amas de galaxies. Finalement, les quatre amas, chacun avec une masse d'au moins plusieurs centaines de milliards de fois celle du soleil, fusionneront pour former l'un des objets les plus massifs de l'univers.

Les amas de galaxies sont les plus grandes structures du cosmos qui sont maintenues ensemble par la gravité. Les amas sont constitués de centaines voire de milliers de galaxies noyées dans des gaz chauds, et contiennent une quantité encore plus importante de matière noire invisible. Parfois, deux amas de galaxies entrent en collision, comme dans le cas du Bullet Cluster, et parfois plus de deux entreront en collision en même temps.

Les nouvelles observations montrent une méga-structure en cours d'assemblage dans un système appelé Abell 1758, situé à environ trois milliards d'années-lumière de la Terre. Il contient deux paires d'amas de galaxies en collision qui se dirigent l'un vers l'autre. Les scientifiques ont reconnu pour la première fois Abell 1758 comme un système d'amas de galaxies quadruples en 2004 en utilisant les données de Chandra et XMM-Newton, un satellite exploité par l'Agence spatiale européenne (ESA).

Chaque paire du système contient deux amas de galaxies qui sont en passe de fusionner. Dans la paire nord (en haut) vue sur l'image composite, les centres de chaque cluster se sont déjà croisés une fois, il y a environ 300 à 400 millions d'années, et finira par revenir en arrière. La paire sud au bas de l'image a deux groupes qui sont sur le point de s'approcher pour la première fois.

Les rayons X de Chandra sont représentés en bleu et blanc, représentant une émission diffuse plus faible et plus lumineuse, respectivement. Cette nouvelle image composite comprend également une image optique du Sloan Digital Sky Survey. Les données de Chandra ont révélé pour la première fois une onde de choc, similaire au bang sonique d'un avion supersonique, dans des gaz chauds visibles avec Chandra lors de la collision de la paire nord. De cette onde de choc, les chercheurs estiment que deux grappes se déplacent d'environ deux à trois millions de miles par heure (trois à cinq millions de kilomètres par heure), l'un par rapport à l'autre.

Les données Chandra fournissent également des informations sur la façon dont les éléments plus lourds que l'hélium, les « éléments lourds, " Dans les amas de galaxies, les amas se mélangent et se redistribuent après la collision et la fusion des amas. Parce que ce processus dépend de la progression de la fusion, Abell 1758 propose une étude de cas précieuse, puisque les paires d'amas nord et sud sont à des stades différents de fusion.

Dans la paire sud, les éléments lourds sont les plus abondants au centre des deux amas en collision, montrant que l'emplacement d'origine des éléments n'a pas été fortement impacté par la collision en cours. Par contre, dans la paire nord, où la collision et la fusion ont encore progressé, la localisation des éléments lourds a été fortement influencée par la collision. Les abondances les plus élevées se trouvent entre les deux centres d'amas et sur le côté gauche de la paire d'amas, tandis que les abondances les plus faibles sont au centre de l'amas sur le côté gauche de l'image.

Les collisions entre amas affectent les galaxies qui les composent ainsi que le gaz chaud qui les entoure. Données du télescope MMT de 6,5 mètres en Arizona, obtenu dans le cadre de l'enquête Arizona Cluster Redshift Survey, montrent que certaines galaxies se déplacent beaucoup plus vite que d'autres, probablement parce qu'elles ont été éjectées des autres galaxies de leur amas par les forces gravitationnelles transmises par la collision.

L'équipe a également utilisé les données radio du Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), et les données radiographiques de la mission XMM-Newton de l'ESA.

Un article décrivant ces derniers résultats par Gerrit Schellenberger, Larry David, Ewan O'Sullivan, Jan Vrtilek (tous du Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian) et Christopher Haines (Universidad de Atacama, Chili) a été publié le 1er septembre, Numéro 2019 du Journal d'astrophysique , et est disponible en ligne.