La galaxie 3C438 et son amas de galaxies vus en optique (à gauche) et en rayons X par l'observatoire de rayons X Chandra (à droite). Les astronomes ont conclu que le gaz chaud est le résultat d'une collision entre deux amas de galaxies. Crédit :Rayons X :NASA/CXC/CfA/R.P.Kraft; Optique :Pal.Obs. SSD
Les amas de galaxies contiennent quelques milliers de galaxies et sont les plus grandes structures liées de l'univers. La plupart des galaxies sont membres d'un amas. Notre Voie Lactée, par exemple, est membre du « Groupe Local, " un ensemble d'une cinquantaine de galaxies dont l'autre grand membre est la galaxie d'Andromède. Le grand amas de galaxies le plus proche de nous, à une cinquantaine de millions d'années-lumière, est l'amas de la Vierge, avec environ 2000 membres.
On pense que les amas se développent à la suite de fusions entre de plus petits groupes de galaxies et de l'accrétion de gaz et de matière noire. L'énergie dégagée lors de ces fusions est en grande partie dissipée dans les gaz chauds au sein du cluster, où les observations aux rayons X peuvent détecter des preuves de chocs et de températures élevées. Les fusions entre deux amas de galaxies également massives fournissent des diagnostics particulièrement importants puisque ces collisions énergétiques ont les effets les plus dramatiques et les plus durables. Ces fusions majeures sont des événements relativement rares, toutefois. Le Bullet Cluster est un exemple récemment analysé, et parce qu'il agit également comme une lentille gravitationnelle pour les galaxies d'arrière-plan, il est devenu célèbre pour montrer la distribution de sa matière noire.
Les astronomes du CFA Deanna Emery, Akos Bogdan, Ralph Kraft, Philippe Andrade-Santos, Bill Forman, et Christine Jones, et un autre collègue a étudié une autre fusion majeure dans l'amas autour de la galaxie 3C438. Les membres de l'équipe ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra pour examiner le gaz d'amas chaud. Des observations antérieures avaient conclu que l'activité était due soit à un trou noir supermassif, soit à une fusion massive, mais les deux ne pouvaient pas être distingués.
En utilisant des observations Chandra supplémentaires et de nouvelles procédures d'étalonnage, les scientifiques ont re-réduit toutes les données. Ils ont découvert que le gaz d'amas chaud s'étend sur une distance d'environ 2,5 millions d'années-lumière et présente des caractéristiques de luminosité apparemment causées par un choc d'arc de fusion. Ils sont même capables de calculer la vitesse relative estimée de la fusion à environ 2600 kilomètres par seconde. Étant donné que peu d'observations de chocs d'étrave en grappes ont été faites, cette détection apporte une contribution importante à l'étude de la dynamique des fusions de clusters et comment des clusters massifs ont pu se former.