CFHTLenS g, Images composites en bande r et i de PSZ2G099 avec les contours LOFAR 144 MHz haute résolution (8.300 × 4.300) superposés (blanc), les contours XMM-Newton (jaune) et les contours de densité lumineuse des galaxies membres de l'amas (en pointillés rouges). Crédit :Cassano et al., 2019.
Utilisation du RAy basse fréquence (LOFAR), les astronomes ont sondé PSZ2 G099.86+58.45, l'un des amas de galaxies les plus denses connus à ce jour. L'étude a révélé la présence d'un halo radio dans cet amas, ce qui en fait l'une des caractéristiques les plus éloignées jamais découvertes. Le résultat est détaillé dans un article publié le 24 juillet sur arXiv.org.
Les halos radio sont d'énormes régions d'émission radio diffuse, se trouve généralement au centre des amas de galaxies. Cependant, les émissions diffuses ont généralement une très faible luminosité de surface, notamment aux fréquences GHz, ce qui les rend difficiles à détecter. Leur luminosité augmente à des fréquences plus basses, dévoilant la présence de ces régions.
Avec la capacité d'obtenir de la profondeur, haute résolution, images radio haute fidélité et basse fréquence, LOFAR est un excellent outil pour étudier les halos radio à basses fréquences avec des détails et une sensibilité sans précédent. Ainsi, un groupe d'astronomes dirigé par Rossella Cassano de l'Institut de radioastronomie de Bologne, Italie, a utilisé LOFAR pour les observations de l'amas de galaxies PSZ2 G099.86+58.45.
À un décalage vers le rouge d'environ 0,62, PSZ2 G099.86+58.45 (PSZ2G099 en abrégé) est un amas de galaxies massif et chaud d'environ 684 billions de masses solaires. Les observations ont montré que l'amas réside dans un environnement à haute densité, environ six fois plus dense que la prédiction moyenne du modèle de matière noire froide Lambda (ΛCDM) à ce décalage vers le rouge.
L'équipe de Cassano a étudié PSZ2G099 avec LOFAR dans le cadre du programme LoTSS (LOFAR Two-meter Sky Survey). Ils ont également effectué des observations de suivi de l'amas en utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (JVLA). En tout, la campagne d'observation a abouti à la détection d'un halo radio dans cet objet.
« Dans cette lettre, nous rapportons la découverte d'un halo radio dans l'amas de galaxies à fort décalage vers le rouge PSZ2 G099.86+58.45 (z =0.616) avec le LOw Frequency ARray (LOFAR) à 120-168 MHz, " ont écrit les astronomes dans le journal.
En particulier, Les observations LOFAR à moyenne résolution ont révélé une émission diffuse étendue au centre de PSZ2G099, avec des dimensions mesurées à environ 3,9 par 1,95 années-lumière. Comme prévu, cette émission est très faible à des fréquences plus élevées et a donc été à peine détectée par JVLA.
Les astronomes ont ajouté que la morphologie de l'émission radio observée ressemble à celle de l'émission de rayons X comme on le voit sur les images fournies par le vaisseau spatial XMM-Newton de l'ESA.
Compte tenu de l'extension de l'émission, morphologie, et localisation dans le cluster, les chercheurs l'ont classé comme un halo radio. De plus, le décalage vers le rouge de l'amas le place parmi les halos radio les plus éloignés découverts à ce jour, et le plus éloigné détecté par LOFAR.
En conclusion, les auteurs de l'article rapportent que l'étude montre le potentiel de LOFAR en tant que système unique pour découvrir des halos radio à haut redshift. Etant donné que la fraction des amas avec halos radio à haut redshift et leur luminosité dépendent du champ magnétique, les scientifiques espèrent que les études statistiques LOFAR de tels halos pourraient fournir des informations essentielles sur l'origine des champs magnétiques dans les amas de galaxies.
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