A l'approche des fêtes de fin d'année, les habitants de l'hémisphère nord se rassembleront à l'intérieur pour rester au chaud. En accord avec la saison, les astronomes ont étudié deux groupes de galaxies qui se précipitent et produisent leur propre chaleur.

La majorité des galaxies n'existent pas isolément. Plutôt, ils sont liés à d'autres galaxies par la gravité soit en nombre relativement petit connu sous le nom de "groupes de galaxies, " ou des concentrations beaucoup plus importantes appelées "amas de galaxies" constitués de centaines ou de milliers de galaxies. Parfois, ces collections de galaxies sont attirées les unes vers les autres par la gravité et finissent par fusionner.

En utilisant l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA, XMM-Newton de l'ESA, le radiotélescope géant à ondes métriques (GMRT), et des observations optiques avec l'observatoire Apache Point au Nouveau-Mexique, une équipe d'astronomes a découvert que deux groupes de galaxies s'entrechoquaient à une vitesse remarquable d'environ 4 millions de miles par heure. Cela pourrait être la collision la plus violente jamais vue entre deux groupes de galaxies.

Le système s'appelle NGC 6338, qui est situé à environ 380 millions d'années-lumière de la Terre. Cette image composite contient des données radiographiques de Chandra (affichées en rouge) qui montrent des gaz chauds avec des températures supérieures à environ 20 millions de degrés Celsius, ainsi que des gaz plus froids détectés avec Chandra et XMM (affichés en bleu) qui émettent également des rayons X. Les données Chandra ont été combinées avec les données optiques du Sloan Digital Sky Survey, montrant les galaxies et les étoiles en blanc.

Les chercheurs estiment que la masse totale contenue dans NGC 6338 est d'environ 100 000 milliards de fois la masse du Soleil. Ce poids important, dont environ 83 % sous forme de matière noire, 16% est sous forme de gaz chaud, et 1% en étoiles, indique que les groupes de galaxies sont destinés à devenir un amas de galaxies à l'avenir. La collision et la fusion s'achèveront, et le système continuera à accumuler plus de galaxies par gravité.

Des études antérieures de NGC 6338 ont fourni des preuves pour les régions plus froides, Gaz émettant des rayons X autour des centres des deux groupes de galaxies (appelés « cœurs froids »). Ces informations ont aidé les astronomes à reconstituer la géométrie du système, révélant que la collision entre les groupes de galaxies s'est produite presque le long de la ligne de mire de la Terre. Ce résultat a été confirmé par la nouvelle étude.

Les nouvelles données Chandra et XMM-Newton montrent également que le gaz à gauche et à droite des cœurs froids, et entre eux, semble avoir été chauffé par des fronts de choc, similaires aux bangs soniques créés par les avions supersoniques, formés par la collision des deux groupes de galaxies. Ce modèle de gaz chauffé par choc a été prédit par des simulations informatiques, mais NGC 6338 est peut-être la première fusion de groupes de galaxies à le montrer clairement. Un tel chauffage empêchera une partie du gaz chaud de se refroidir pour former de nouvelles étoiles.

Une deuxième source de chaleur que l'on trouve couramment dans les groupes et les amas de galaxies est l'énergie fournie par les explosions et les jets de particules à grande vitesse générés par les trous noirs supermassifs. Actuellement, cette source de chaleur semble être inactive dans NGC 6338 car il n'y a aucune preuve de jets de trous noirs supermassifs utilisant les données radio du GMRT. Cette absence peut expliquer les filaments de gaz de refroidissement détectés dans les données radiographiques et optiques autour de la grande galaxie au centre du noyau froid au sud. Les filtres utilisés dans l'image composite ne montrent pas les filaments optiques, et les filaments de rayons X sont les petits, des structures en forme de doigts émanant du centre du noyau froid au sud, vers 2 heures, 7 heures et 8 heures.

Un article décrivant ces résultats a été publié dans le numéro de septembre 2019 du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible en ligne. Le premier auteur est Ewan O'Sullivan du Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA) à Cambridge, Massachusetts, et les co-auteurs sont Gerrit Schellenberger (CfA), Doug Burke (CfA), Ming Sun (Université de l'Alabama à Huntsville, Alabama), Jan Vrtilek (CfA), Larry David (CfA) et Craig Sarazin (Université de Virginie, Virginie).