Presque tous les amas de galaxies connaissent des fusions. Lors d'une fusion, un motif en spirale spécifique peut souvent être observé sur les images radiographiques. Une telle caractéristique en spirale est due au mouvement du gaz de ballottement induit par une fusion. Observer un phénomène similaire au clapotis du gaz dans la vie quotidienne est facile :lorsque vous faites tourner un verre à vin contenant du liquide, vous verrez comment l'eau tourne avec le verre. Découvrir à quelle vitesse le gaz ballotté se déplace dans les amas de galaxies a une signification astronomique profonde et est donc d'un grand intérêt pour les astronomes. Un groupe de chercheurs de Taïwan et du Japon l'a maintenant mesuré à l'aide d'une nouvelle technique.

Le chercheur principal de l'étude, Dr. Shutaro Ueda de l'Institut d'Astronomie et d'Astrophysique Academia Sinica (ASIAA), dit, "Les fusions sont le facteur le plus important dans l'évolution des amas de galaxies. La mesure de la vitesse du gaz clapotis est donc cruciale pour comprendre non seulement l'origine du mouvement mais aussi l'évolution des amas de galaxies. Mais notre connaissance de la vitesse du gaz clapotis est très limité en raison de la difficulté de mesure. seuls quelques résultats sont rapportés. Grâce aux images Chandra X-ray et ALMA de haute qualité, nous avons réussi à développer une nouvelle technique pour résoudre le casse-tête en combinant les deux images et en calculant les perturbations mineures du gaz dans un amas de galaxies distant. »

La mesure du gaz en mouvement a toujours été importante pour les astronomes, car le mouvement n'est pas seulement un aspect fondamental de la physique, mais également une caractéristique importante des objets astronomiques. Le mouvement des objets astronomiques peut nous dire directement ce qui s'est passé dans les systèmes. Par conséquent, mesurer le mouvement est un pas important vers les origines, mécanismes dominants, et la nature de l'objet astronomique.

Dans le cas des amas de galaxies, de nombreux types de caractéristiques qui indiquent le mouvement du milieu intra-amas sont trouvés. Ils sont considérés comme étant associés à l'évolution des amas de galaxies. Il est, cependant, difficile de mesurer le mouvement du milieu intra-amas dans les amas de galaxies en raison de la résolution énergétique des caméras CCD à rayons X. La connaissance du champ de vitesse était donc limitée à quelques échantillons parmi des centaines d'amas de galaxies, même si un certain nombre d'observations ont été faites au cours des deux dernières décennies.

En outre, les mesures ont été limitées à la vitesse en ligne de mire du milieu intra-cluster, car seul l'effet Doppler sur les raies d'émission du fer fortement ionisé peut être utilisé pour mesurer la vitesse des rayons X. Récemment, une nouvelle méthode a été proposée pour mesurer le champ de vitesse en se concentrant sur la perturbation dans les images radiographiques, mais l'étude basée sur cette méthode est limitée jusqu'à présent. Par conséquent, la mesure du mouvement du milieu intra-cluster est toujours l'un des sujets les plus brûlants, et sa vitesse est l'une des grandeurs physiques les plus importantes pour comprendre la nature des amas de galaxies.

Les auteurs de cet article ont décidé de mesurer la vitesse dans un amas lumineux de galaxies à rayons X RX J1347.5-1145 par Chandra et ALMA. Le Dr Ueda a ajouté :"Bien sûr, nous devons utiliser Chandra X-ray Observatory et ALMA, car seuls ces deux éléments nous fournissent la résolution angulaire élevée nécessaire à l'observation d'amas de galaxies distants. Les objets sont si petits dans le ciel."

Le deuxième auteur de cet article, le professeur Tetsu Kitayama de l'Université de Toho, dit, "Nous avons estimé la vitesse du gaz dans un amas de galaxies lointain en combinant l'observation aux rayons X et les données de l'effet Sunyaev-Zel'dovich (SZE), et en résolvant l'équation d'état. À la fin, nous avons obtenu des preuves d'observation directes de la nature subsonique du mouvement de ballottement dans un amas de galaxies à 4,8 milliards d'années de la Terre. Cela signifie que le mouvement de ballottement est plutôt doux et presque en équilibre de pression. Nous prévoyons que de telles mesures deviendront possibles pour un grand nombre d'amas de galaxies une fois que les nouveaux récepteurs ALMA Band 1, en cours de construction sous la houlette de l'ASIAA, sont terminés."

Dr Keiichi Umetsu, cosmologiste de renom et chercheur associé de l'ASIAA, dit, « Comprendre l'état physique des amas de galaxies et leur niveau d'équilibre est essentiel non seulement pour la physique des amas de galaxies, mais aussi pour des études de cosmologie, car ce sont les objets les plus massifs qui se soient formés dans l'univers. Cette étude offre une nouvelle fenêtre sur le champ de vitesse du gaz dans les amas de galaxies. À partir de maintenant, la nouvelle technique développée par l'équipe peut ajouter une nouvelle dimension d'observable aux astronomes pour explorer la nature et l'évolution des amas de galaxies."