Les astronomes du MIT ont découvert des quartiers galactiques nouveaux et inhabituels que les études précédentes avaient négligés. leurs résultats, publié aujourd'hui, suggèrent qu'environ 1% des amas de galaxies semblent atypiques et peuvent être facilement identifiés à tort comme une seule galaxie brillante. Alors que les chercheurs lancent de nouveaux télescopes de chasse aux grappes, ils doivent tenir compte de ces découvertes ou risquer d'avoir une image incomplète de l'univers.

Les amas de galaxies contiennent des centaines à des milliers de galaxies liées entre elles par la gravité. Ils se déplacent à travers une soupe de gaz chaude appelée le milieu intracluster, qui contient plus de masse que toutes les étoiles dans toutes les galaxies en son sein. Ce gaz chaud alimente la formation d'étoiles en se refroidissant et émet des rayons X que nous pouvons observer avec des télescopes spatiaux.

Ce nuage de gaz brillant crée un halo flou de rayons X autour des amas de galaxies, en les faisant se démarquer des sources ponctuelles plus discrètes de rayons X produits par, par exemple, une étoile ou un quasar. Cependant, certains quartiers galactiques brisent ce moule, comme l'a appris Michael McDonald, professeur agrégé du MIT, il y a neuf ans.

En 2012, McDonald a découvert un cluster pas comme les autres, qui brillait comme une source ponctuelle dans les rayons X. Sa galaxie centrale abrite un trou noir vorace qui consomme de la matière et crache des rayons X si brillants qu'ils noient le rayonnement diffus du milieu intraamas. Dans son noyau, l'amas forme des étoiles à un taux environ 500 fois plus élevé que la plupart des autres amas, lui donnant la lueur bleue d'une jeune population d'étoiles au lieu de la teinte rouge typique des étoiles vieillissantes.

"Nous recherchions un système comme celui-ci depuis des décennies, " dit McDonald du cluster Phoenix. Et pourtant, il avait été observé et dépassé des années auparavant, supposé être une seule galaxie au lieu d'un amas. "C'était dans les archives depuis des décennies et personne ne l'a vu. Ils regardaient au-delà parce que ça n'avait pas l'air bien."

Et donc, McDonald s'est demandé, quels autres groupes inhabituels pourraient se cacher dans les archives, en attente d'être trouvé ? Ainsi, l'enquête Clusters Hiding in Plain Sight (CHIPS) était née.

Taweewat Somboonpanyakul, un étudiant diplômé du laboratoire McDonald's, a consacré l'intégralité de son doctorat. à l'enquête CHiPS. Il a commencé par sélectionner des clusters candidats potentiels à partir de décennies d'observations aux rayons X. Il a utilisé les données existantes de télescopes au sol à Hawaï et au Nouveau-Mexique, et visité les télescopes Magellan au Chili pour prendre de nouvelles images des sources restantes, chasse aux galaxies voisines qui révéleraient un amas. Dans les cas les plus prometteurs, il a zoomé avec des télescopes à plus haute résolution tels que l'observatoire spatial Chandra X-Ray et le télescope spatial Hubble.

Après six ans, l'enquête CHiPS est maintenant terminée. Aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique , Somboonpanyakul a publié les résultats cumulés de l'enquête, qui incluent la découverte de trois nouveaux amas de galaxies. L'un de ces clusters, PUCES1911+4455, est similaire à l'amas de Phoenix à formation rapide d'étoiles et a été décrit dans un article de janvier en Les lettres du journal astrophysique . C'est une découverte passionnante car les astronomes ne connaissent que quelques autres amas de type Phoenix. Ce cluster invite à une étude plus approfondie, cependant, car il a une forme torsadée avec deux bras étendus, alors que tous les autres amas à refroidissement rapide sont circulaires. Les chercheurs pensent qu'il a pu entrer en collision avec un amas de galaxies plus petit. "C'est super unique par rapport à tous les amas de galaxies que nous connaissons maintenant, " dit Somboonpanyakul.

Dans tout, le sondage CHiPS a révélé que les anciens sondages aux rayons X ont raté environ 1% des quartiers galactiques parce qu'ils ont un aspect différent de l'amas typique. Cela peut avoir des implications importantes, puisque les astronomes étudient les amas de galaxies pour en savoir plus sur l'expansion et l'évolution de l'univers. « Nous devons trouver tous les clusters pour faire les choses correctement, ", explique McDonald. " Quatre-vingt-dix-neuf pour cent d'achèvement n'est pas suffisant si vous voulez repousser les frontières. "

Alors que les scientifiques découvrent et étudient davantage ces amas de galaxies inhabituels, ils peuvent mieux comprendre comment ils s'intègrent dans l'image cosmique plus large. À ce point, ils ne savent pas si un petit nombre de clusters sont toujours dans cet étrange, État semblable au phénix, ou s'il s'agit peut-être d'une phase typique que tous les amas subissent pendant une courte période de temps - environ 20 millions d'années, un moment fugace selon les normes de l'espace-temps. Il est difficile pour les astronomes de faire la différence, car ils n'obtiennent qu'un seul instantané de chaque cluster presque figé dans le temps. Mais avec plus de données, ils peuvent faire de meilleurs modèles de la physique régissant ces voisinages galactiques.

La conclusion de l'enquête CHiPS coïncide avec le lancement d'un nouveau télescope à rayons X, eROSITA, qui vise à faire passer notre catalogue de clusters de quelques centaines à plusieurs dizaines de milliers. Mais à moins qu'ils ne modifient la façon dont ils recherchent ces clusters, ils manqueront des centaines qui s'écartent de la norme. "Les personnes qui construisent les recherches d'amas pour ce nouveau télescope à rayons X doivent être au courant de ce travail, " dit McDonald. " Si vous manquez 1 pour cent des grappes, il y a une limite fondamentale à la façon dont vous pouvez comprendre l'univers."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.