Les astronomes utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation ont découvert de nouveaux détails qui les aident à déchiffrer le mystère de la formation de structures émettrices radio géantes au centre d'un amas de galaxies.

Les scientifiques ont étudié un amas de milliers de galaxies à plus de 250 millions d'années-lumière de la Terre, nommé l'amas de Persée d'après la constellation dans laquelle il apparaît. Intégré au centre, l'amas de Persée héberge un pool de particules ultrarapides qui émettent des ondes radio, créant une structure radio connue sous le nom de « mini-halo ». Des mini-halos ont été trouvés dans environ 30 amas de galaxies, mais le halo dans l'amas de Persée est le plus grand connu, environ 1,3 million d'années-lumière de diamètre, ou 10 fois la taille de notre Voie Lactée.

Les tailles des mini-halos ont présenté un casse-tête aux astronomes. Au fur et à mesure que les particules s'éloignent du centre de l'amas, ils devraient ralentir et cesser d'émettre des ondes radio bien avant d'atteindre les distances observées, selon la théorie.

"A grande distance de la galaxie centrale, nous ne nous attendons pas à pouvoir voir ces auréoles, " dit Marie-Lou Gendron-Marsolais, de l'Université de Montréal. "Toutefois, nous les voyons et nous voulons savoir pourquoi, " elle a ajouté.

Les astronomes ont profité des capacités améliorées du VLA pour créer de nouvelles images de l'amas de Persée qui étaient à la fois plus sensibles aux émissions radio plus faibles et offraient une résolution plus élevée que les observations radio précédentes.

"Les nouvelles images VLA ont fourni une vue sans précédent du mini-halo en révélant une multitude de nouvelles structures en son sein, " a déclaré Julie Hlavacek-Larrodo, également de l'Université de Montréal. "Ces structures nous disent que l'origine de l'émission radio n'est pas aussi simple qu'on le pensait, " elle a dit.

Les nouveaux détails indiquent que l'émission radio du halo est causée par des mécanismes complexes qui varient dans l'ensemble de l'amas. Comme théorisé auparavant, certaines émissions radio sont causées par la réaccélération des particules lorsque de petits groupes de galaxies entrent en collision avec l'amas et donnent aux particules une poussée gravitationnelle. En outre, cependant, les scientifiques pensent maintenant que l'émission radio est également causée par les puissants jets de particules générés par le trou noir supermassif au cœur de la galaxie centrale qui donnent un "coup" d'énergie supplémentaire aux particules.

« Cela aiderait à expliquer la riche variété de structures complexes que nous voyons, ", a déclaré Gendron-Marsolais.

« Les images de haute qualité que le VLA amélioré peut produire seront essentielles pour nous aider à mieux comprendre ces mini-halos dans notre quête pour comprendre leur origine, " a déclaré Hlavacek-Larrodo. Le VLA, construit dans les années 1970, a été équipé d'une toute nouvelle électronique pour l'amener à l'état de l'art technologique par un projet d'une décennie achevé en 2012.