Les structures filamenteuses observées par LOFAR au centre d'Abell 2255, ici signalé en rouge. Ces émissions radio sont dues aux traînées de particules et aux champs magnétiques libérés par les galaxies lors de leur mouvement à l'intérieur de l'amas. Crédit :Botteon et al. (2020) – LOFAR – SDSS
Une équipe internationale d'astrophysiciens dirigée par Andrea Botteon de l'Université de Leiden, les Pays-Bas, a mis en lumière l'un des objets les plus complexes du ciel radio :l'amas de galaxies Abell 2255. Grâce aux incroyables images détaillées obtenues avec le radiotélescope européen LOFAR, les scientifiques ont pu observer des détails jamais vus auparavant de l'émission de l'amas. Le halo dans Abell 2255 n'est pas lisse, mais contient de nombreux filaments qui n'ont pas été vus auparavant. Le résultat a été présenté aujourd'hui lors de la réunion annuelle virtuelle de l'European Astronomical Society (EAS) et sera publié dans Le Journal d'Astrophysique .
Les observations réalisées avec le radiotélescope LOFAR modifient l'image que les astrophysiciens avaient sur les amas de galaxies. Malgré leur nom, les amas ne sont pas seulement composés de centaines de galaxies réparties sur des millions d'années-lumière qui sont liées entre elles par la gravité, mais contiennent également des particules se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière qui sont capables d'émettre un rayonnement dans la bande radio, lorsqu'ils interagissent avec le champ magnétique de l'amas. Ces émissions radio, qui s'étendent des centres des amas sur des millions d'années-lumière et se produisent lorsque deux amas de galaxies entrent en collision, ont été appelés halos radio en raison de leur aspect généralement sphérique et lisse.
Le halo dans Abell 2255 semble être tout sauf lisse, bien que. Premier auteur Botteon :« Nous avons découvert l'existence de nombreux filaments au sein de l'émission de halo qui n'avaient pas été vus auparavant. Cela a été possible grâce au LOFAR, qui a une sensibilité et une résolution angulaire beaucoup plus élevées que les radiotélescopes qui ont observé des amas de galaxies dans le passé, et aussi parce que les filaments découverts émettent la plupart de leur rayonnement dans de longues longueurs d'onde radio, précisément celles détectées par les antennes LOFAR."
Les halos radio restent des sources énigmatiques pour les astrophysiciens. L'une des hypothèses les plus acceptées sur leur origine est qu'ils se forment en raison des mouvements turbulents générés dans le gaz de cluster, déclenché lorsque deux clusters entrent en collision. Dans ce cadre, les nouvelles observations pourraient fournir des informations précieuses sur les halos radio.
Comparaison entre l'image radio d'Abell 2255 obtenue à partir d'observations de 48h réalisées il y a 10 ans avec le radiotélescope WSRT (crédits :Pizzo et al. (2009) – WSRT), et la nouvelle image obtenue par LOFAR avec un temps d'intégration de 8h. Crédit :Botteon et al. (2020) – LOFAR
"Les filaments découverts par LOFAR pourraient se former exactement à la suite de ces mouvements turbulents, " explique Gianfranco Brunetti de l'INAF-Bologne (Italie) et deuxième auteur de l'étude. " Une autre possibilité que nous envisageons est que les filaments proviennent de l'interaction entre les galaxies, qui se déplacent à des vitesses de plusieurs centaines de km/s à l'intérieur de l'amas et du plasma qui produit l'émission radio du halo."
"La nature filamenteuse de l'émission montre l'importance des champs magnétiques turbulents, comme les bandes d'émission sont susceptibles de suivre les fils des champs magnétiques, " ajoute Marcus Brüggen, membre de l'équipe de l'Université de Hambourg, Allemagne.
Mais il y a beaucoup plus dans les images LOFAR d'Abell 2255, où des signaux radio provenant de régions très éloignées du centre de l'amas sont également observés. Les astrophysiciens pensent que ces émissions tracent des ondes de choc qui se propagent vers l'extérieur à de grandes distances et sont capables d'accélérer les particules énergétiques et d'amplifier les champs magnétiques. Dans cet environnement périphérique, l'émission du gaz intergalactique chaud est extrêmement faible, aux limites des capacités des instruments actuels qui observent dans les rayons X et du satellite Planck. Par conséquent, les observations radio offrent l'opportunité unique de révéler les mouvements de la matière dans des régions d'amas inexplorées.
"Afin d'étudier jusqu'où s'étend l'émission radio dans le cluster, au cours des derniers mois, LOFAR a effectué une observation encore plus approfondie d'Abell 2255, " déclare le co-auteur Reinout van Weeren de l'Université de Leiden, les Pays-Bas. "L'un des objectifs est de comprendre si l'émission radio s'étend également au-delà d'Abell 2255, traçant la gigantesque toile cosmique qui relie les amas de galaxies dans l'univers."
