Planck découvre un filament de gaz chaud reliant deux amas de galaxies

Planck découvre un filament de gaz chaud reliant deux amas de galaxies

Les théories cosmologiques modernes stipulent que l’univers est principalement constitué de matière noire et d’énergie noire. La matière baryonique compose les étoiles et les planètes. Sous cette forme, elle ne représente que 5% de la matière totale contenu dans l’Univers. Cette matière est aussi présente sous forme de gaz très chaud entre les galaxies. Cependant, à ce jour, les astronomes n’ont identifié qu’environ la moitié de la matière baryonique présente dans l’univers local.

Des simulations numériques de formation des grandes structures cosmiques (galaxies et amas de galaxies) suggèrent que l’autre moitié de cette matière baryonique serait du gaz tiède, appelé WHIM (Warm Hot Intergalactic Medium) distribué au sein de la toile cosmique, le réseau filamentaire que forment les structures de matières noire et baryonique dans l’Univers. Bien que sa température varie de 100 000 à plusieurs dizaines de millions de degrés, ce gaz, de part sa très faible densité, se révèle particulièrement difficile à détecter.

Photo ci-contre : La mission Planck a découvert un filament de gaz chaud reliant deux amas de galaxies notés Abell 399 et Abell 401.

L’hypothèse selon laquelle la matière baryonique manquante serait à rechercher dans le gaz intergalactique chaud a été confortée par des observations effectuées dans les domaines X, UV et optique. Elle se trouve aujourd’hui renforcée par le traitement de données issues du satellite Planck de l’ESA dans le domaine des micro-ondes et du sub-millimétrique.

La mission première du satellite Planck consiste à détecter les inhomogénéités du fonds diffus cosmologique. Certaines de ces inhomogénéités résultent de l’interaction du rayonnement fossile avec le gaz chaud que contiennent les amas de galaxies, phénomène connu sous le nom d’effet Sunyaev-Zel’dovich. L’exploitation de cet effet a dans un premier temps permis aux chercheurs de la collaboration Planck de détecter des amas de galaxies puis de dresser un catalogue de 200 amas environ. L’étape suivante a notamment consisté à observer les régions situées à l’intersection entre paires d’amas de galaxies relativement proches l’un de l’autre dans l’Univers local. En principe, l’interaction gravitationnelle entre amas doit se traduire par l’augmentation de la température et de la densité du gaz inter-amas, et donc le rendre plus facile à détecter. En effet, l’examen de paires d’amas candidats a révélé l’existence d’un « pont de matière » entre les amas Abell 399 et Abell 401 situés à environ un milliard d’années-lumière de la Terre. Ce filament de gaz chaud s’étend sur une dizaine de millions d’années-lumière.

Il s’agit là de la toute la première détection de gaz inter-amas obtenue par effet Sunyaev-Zel’dovich. L’analyse combinée des données Planck avec celles du satellite ROSAT dans le domaine X a permis d’estimer la température de ce gaz à environ 80 millions de degrés, soit une température voisine de celle du gaz intra-amas. L’origine de ce gaz reste incertaine. En effet, il est difficile d’établir s’il provient du gaz contenu dans chaque amas, ou de celui distribué à plus grande échelle dans la toile cosmique, ou encore d’une combinaison des deux. L’analyse approfondie d’autres paires d’amas détectés par le satellite Planck permettra sans doute d’affiner la réponse à cette question.

Pour info : Les membres de l’équipe Planck de l’IRAP coordonnent les études sur les amas de galaxies via la mesure de l’effet Sunyaev-Zel’dovich dans les données Planck. Ils sont fortement impliqués dans la caractérisation des propriétés de ce gaz chaud baignant les grandes structures de l’Univers. 

 Contact IRAP : Etienne Pointecouteau, etienne.pointecouteau@irap.omp.eu

Plus d’infos :

Auteur : Karine Gadré

Date : 20/11/20122012/11/20

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