Les astronomes ont découvert un coup de poing cosmique comme jamais vu auparavant. Deux des phénomènes les plus puissants de l'Univers, un trou noir supermassif, et la collision d'amas de galaxies géantes, se sont combinés pour créer un formidable accélérateur de particules cosmiques.

En combinant les données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, le radiotélescope géant à ondes métriques (GMRT) en Inde, Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF, et autres télescopes, des chercheurs ont découvert ce qui se passe lorsque la matière éjectée par un trou noir géant est entraînée par la fusion de deux énormes amas de galaxies.

"Nous avons vu chacun de ces phénomènes spectaculaires séparément dans de nombreux endroits, " a déclaré Reinout van Weeren du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) à Cambridge, Masse., qui a dirigé l'étude publiée dans le premier numéro de la revue Astronomie de la nature . "C'est la première fois, cependant, que nous les avons vus clairement liés ensemble dans le même système."

Ce double coup cosmique se trouve dans une paire d'amas de galaxies en collision appelés Abell 3411 et Abell 3412 situés à environ deux milliards d'années-lumière de la Terre. Les deux amas sont tous deux très massifs, chacun pesant environ un quadrillion – ou un million de milliards – de fois la masse du Soleil.

L'apparence en forme de comète des rayons X détectés par Chandra est produite par le gaz chaud d'un amas traversant le gaz chaud de l'autre amas. Données optiques de l'observatoire Keck et du télescope japonais Subaru, tous deux sur le Mauna Kea, Hawaii, détecté les galaxies dans chaque amas.

D'abord, au moins une filature, trou noir supermassif dans l'un des amas de galaxies a produit une rotation, entonnoir magnétique à enroulement serré. Les puissants champs électromagnétiques associés à cette structure ont accéléré une partie du gaz entrant loin du voisinage du trou noir sous la forme d'une énergie, jet à grande vitesse.

Puis, ces particules accélérées dans le jet ont de nouveau été accélérées lorsqu'elles ont rencontré des ondes de choc colossales - des versions cosmiques des bangs soniques générés par des avions supersoniques - produites par la collision des nuages ​​de gaz massifs associés aux amas de galaxies.

"C'est presque comme lancer une fusée en orbite terrestre basse, puis se faire tirer hors du système solaire par une deuxième explosion de fusée, " a déclaré le co-auteur Felipe Andrade-Santos, aussi de la CFA. "Ces particules sont parmi les particules les plus énergétiques observées dans l'Univers, grâce à la double injection d'énergie."

Cette découverte résout un mystère de longue date dans la recherche sur les amas de galaxies sur l'origine de magnifiques tourbillons d'émissions radio s'étendant sur des millions d'années-lumière, détecté dans Abell 3411 et Abell 3412 avec le GMRT.

L'équipe a déterminé que lorsque les ondes de choc traversent l'amas pendant des centaines de millions d'années, les particules doublement accélérées produisent des tourbillons géants d'émission radio.

"Ce résultat montre qu'une remarquable combinaison d'événements puissants génère ces usines d'accélération de particules, qui sont les plus grands et les plus puissants de l'Univers, " a déclaré le co-auteur William Dawson du Lawrence Livermore National Lab à Livermore, Californie. "C'est un peu poétique qu'il ait fallu une combinaison des plus grands observatoires du monde pour comprendre cela."

Ces résultats ont été présentés lors de la 229e réunion de la réunion de l'American Astronomical Society à Grapevine, TX. Le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, Alabama, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de la NASA à Washington. L'observatoire d'astrophysique Smithsonian à Cambridge, Massachusetts, contrôle les opérations scientifiques et aériennes de Chandra.