Un gigantesque « pont intergalactique » découvert entre deux amas de galaxies

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Par Antoine le

Une équipe de scientifiques italiens menée par Federica Govoni de l’Institut National d’Astrophysique (INAF) de Cagliari ont fait une découverte sans précédent, publiée dans Science : à un milliard d’années lumière de notre Terre, il existe un pont intergalactique qui relie deux amas de galaxies, Abell 0399 et Abell 0401, séparées d’environ 10 millions d’années-lumière !  

© DSS, Pan-STARRS1, XMM-Newton, PLANCK satellite, F. Govoni, M. Murgia, INAF

Comme l’explique l’INAF, il s’agit d’un “pont gazeux”, le long duquel il existerait une “traînée” correspondant à des champs électro-magnétiques importants. Ce qui aurait pour effet de produire “immense aurore intergalactique qui s’étend sur 10 millions d’années lumière”. Une découverte extrêmement importante, car l’étude de ces champs magnétiques est l’un des points cruciaux pour étudier l’origine et l’évolution des plus grandes structures de l’univers.

Ce phénomène serait dû à un mécanisme baptisé “synchrotron”, qui prend naissance quand des particules à haute énergie circulent dans un champ magnétique. Cela a déjà été observé dans des galaxies individuelles et dans des amas, mais jamais reliant deux systèmes ! Comprendre ce phénomène tout juste mis au jour sera une tâche particulièrement ardue, comme l’explique Matteo Murgia, premier chercheur à l’INAF :

Comprendre la nature de cette source radio est un réel défi, car les électrons, au cours de leur durée de vie radiative, parviennent à couvrir un espace beaucoup plus petit que la source entière. Il doit donc exister un mécanisme responsable de leur accélération qui fonctionne sur tout le filament

Une représentation de la « toile cosmique » © Volker Springel, Virgo Consortium

A l’échelle de l’univers, la matière est distribuée sous la forme d’un “réseau cosmique”, constitué de gigantesques structures filamenteuses, comme une toile. C’est à  l’intersection de ces filaments que l’on retrouve les amas de galaxies, qui représentent des puits de gravité si importants que les galaxies ne peuvent plus s’en échapper. Dans les zones centrales de ces amas, les chercheurs avaient déjà localisé des émissions radios confirmant l’existence d’un champ magnétique.En revanche, aucun champ magnétique n’avait été observé jusqu’à présent dans ces filaments qui relient ces amas entre eux. Aussi immenses soient-ils, ils sont extrêmement difficiles à observer.

Cela rend les deux groupes Abell 0399 et Abell 0401  “vraiment exceptionnels », selon Govoni, le premier auteur de l’article décrivant la découverte publiée dans la revue Science.

Depuis quelque temps, notre groupe avait découvert que les deux groupes avaient un halo radio. Plus récemment, le satellite Planck a montré que les deux systèmes sont reliés par un mince filament de matière. La présence de ce filament a stimulé notre curiosité et nous a incités à rechercher si le champ magnétique pouvait s’étendre au-delà du centre des grappes, en pénétrant dans le filament de la matière qui les relie. Avec une grande satisfaction, l’image obtenue avec le radiotélescope LoFar confirme notre intuition et montre ce que l’on peut définir comme une « aurore » à l’échelle cosmique !

Cette observation est le résultat d’une collaboration qui a « a combiné les techniques d’observation radio les plus avancées avec des simulations magnéto-hydrodynamiques à l’état de la technique », observe Annalisa Bonafede, professeure agrégée à l’Université de Bologne.

Le fameux LoFar, l’engin utilisé pour ces observations, est un télescole conçu pour scruter les baswes fréquences radio dans l’univers. Il est un outil préparatoire au Square Kilometer Array (SKA), l’outil phare du futur proche, qui permettra d’étudier en détail les amas de galaxies. On pourra ainsi savoir si l’émission détectée entre Abell 0399 et Abell 0401 est un phénomène courant, et d’où vient ce phénomène.