De nouvelles observations et simulations montrent que les jets de particules de haute énergie émis par le trou noir massif central de la galaxie la plus brillante des amas de galaxies peuvent être utilisés pour cartographier la structure des champs magnétiques invisibles inter-amas. Ces découvertes fournissent aux astronomes un nouvel outil pour étudier des aspects auparavant inexplorés des amas de galaxies.

Au fur et à mesure que les amas de galaxies se développent par collisions avec la matière environnante, ils créent des chocs d'arc et des sillages dans leur plasma dilué. Le mouvement du plasma induit par ces activités peut draper des couches magnétiques intra-amas, formant des murs virtuels de force magnétique. Ces couches magnétiques, cependant, ne peut être observé qu'indirectement lorsque quelque chose interagit avec eux. Parce qu'il est tout simplement difficile d'identifier de telles interactions, la nature des champs magnétiques intra-amas reste mal comprise. Une nouvelle approche pour cartographier/caractériser les couches magnétiques est fortement souhaitée.

Une équipe internationale d'astronomes dont Haruka Sakemi, un étudiant diplômé de l'Université de Kyushu (maintenant chercheur à l'Observatoire astronomique national du Japon-NAOJ), utilisé le radiotélescope MeerKAT situé dans le désert du nord du Karoo en Afrique du Sud pour observer une galaxie brillante dans l'amas de galaxies en fusion Abell 3376 connu sous le nom de MRC 0600-399. Situé à plus de 600 millions d'années-lumière en direction de la constellation de Colomb, La MRC 0600-399 est connue pour avoir des structures de jets inhabituelles courbées à des angles de 90 degrés. Des observations antérieures aux rayons X ont révélé que le MRC 0600-399 est le noyau d'un sous-amas pénétrant le principal amas de galaxies, indiquant la présence de fortes couches magnétiques à la frontière entre le cluster principal et les sous-clusters. Ces caractéristiques font du MRC 0600-399 un laboratoire idéal pour étudier les interactions entre les jets et les fortes couches magnétiques.

Les observations MeerKAT ont révélé des détails sans précédent sur les jets, le plus frappant, faible structure en « double faux » s'étendant dans la direction opposée aux points de courbure et créant une forme de « T ». Ces nouveaux détails montrent que, comme un jet d'eau frappant une vitre, c'est une collision très chaotique. Des simulations informatiques dédiées sont nécessaires pour expliquer la morphologie des jets observés et les configurations possibles du champ magnétique.

Takumi Ohmura, un étudiant diplômé de l'Université de Kyushu (maintenant chercheur à l'Institut de recherche sur les rayons cosmiques de l'Université de Tokyo - ICRR), de l'équipe a effectué des simulations sur le supercalculateur ATERUI II de NAOJ, l'ordinateur le plus puissant au monde dédié aux calculs astronomiques. Les simulations supposaient un champ magnétique puissant en forme d'arche, en négligeant les détails désordonnés comme les turbulences et le mouvement de la galaxie. Ce modèle simple fournit une bonne correspondance avec les observations, indiquant que le motif magnétique utilisé dans la simulation reflète l'intensité et la structure réelles du champ magnétique autour du MRC 0600-399. Plus important, il démontre que les simulations peuvent représenter avec succès la physique sous-jacente afin qu'elles puissent être utilisées sur d'autres objets pour caractériser des structures de champ magnétique plus complexes dans des amas de galaxies. Cela offre aux astronomes une nouvelle façon de comprendre l'Univers magnétisé et un outil pour analyser les données de meilleure qualité des futurs observatoires radio comme le SKA (le Square Kilometer Array).

Ces résultats sont apparus comme Chibueze, Sakémi, Ohmoura, et. Al. "Jets courbés des champs magnétiques dans l'amas de galaxies Abell 3376" dans La nature le 6 mai, 2021.