Des chercheurs de l'Université de Birmingham ont utilisé la nouvelle génération d'observatoires spatiaux à rayons X pour étudier les galaxies fossiles - d'anciens groupes de galaxies dans lesquels toutes les grandes galaxies ont progressivement fusionné pour former une seule galaxie centrale géante.
Les astronomes ont découvert une concentration remarquable de matière sombre et normale dans les noyaux de ces systèmes stellaires isolés, par rapport à la distribution de masse dans les groupes de galaxies normales.
De nombreuses galaxies, dont notre Voie lactée, résident en groupes. Parfois, ils rencontrent étroitement d'autres membres du groupe. Les simulations informatiques prédisent que de telles interactions provoquent une spirale lente des grandes galaxies vers le centre du groupe, où elles peuvent fusionner pour former une seule galaxie géante, qui engloutit progressivement tous ses voisins.
Étant donné que de nombreux groupes de galaxies possèdent des halos étendus de gaz chauds et de matière noire, il a été prédit il y a dix ans qu'une classe de systèmes appelés groupes fossiles devrait exister, dans laquelle toutes les grandes galaxies ont fusionné pour former une seule galaxie géante centrale. Celui-ci serait entouré d'un nuage de gaz chaud brillant aux rayons X qui s'étend vers de nombreux rayons galactiques.
Lorsque nous avons découvert pour la première fois les grands halos de gaz chauds dans lesquels certains groupes de galaxies très compacts sont intégrés, nous avons réalisé que quelques milliards d'années d'évolution supplémentaires laisseraient une seule galaxie fusionnée géante assise au centre d'un X lumineux. halo de rayons, a déclaré Trevor Ponman, le chef du groupe de Birmingham qui a fait cette prédiction, puis a découvert le premier groupe fossile en 1994.
Les théories ont également suggéré que les groupes fossiles qui tombent dans des amas de galaxies encore plus grands pourraient expliquer les galaxies elliptiques géantes qui se trouvent souvent au centre de ces amas.
L'équipe de Birmingham a observé six groupes fossiles probables au cours des deux dernières années, profitant de la vision nette de l'observatoire spatial Chandra X-Ray de la NASA et de la haute sensibilité des ESA en orbite autour de l'observatoire XMM-Newton. Les six groupes fossiles sont situés jusqu'à deux milliards d'années-lumière de la Terre. L'objectif principal de l'équipe était d'explorer les mécanismes de formation des groupes fossiles et des galaxies elliptiques géantes.
La clé de l'étude était la distribution de la matière noire dans les groupes fossiles. Cette matière mystérieuse représente plus de 80% de la masse de l'Univers, mais sa nature est inconnue. La matière noire n'a jamais été détectée directement, mais sa présence est déduite de son influence gravitationnelle sur la matière ordinaire.
La grande galaxie elliptique NGC 6482 était d'un intérêt particulier pour l'équipe, car il s'agit du groupe fossile le plus proche connu, et pourrait être étudiée en détail. Ce géant isolé, qui brille avec l'équivalent de 110 milliards de soleils, est situé à 100 millions d'années-lumière dans la constellation d'Hercule. À l'aide du spectromètre d'imagerie CCD Chandras Advanced, Habib Khosroshahi, Trevor Ponman et Laurence Jones, ont utilisé des observations du gaz chaud pour tracer la distribution de la matière noire dans NGC 6482. Le gaz est chauffé à une température de 10 millions de degrés Celsius, principalement en raison d'un choc chauffage à la suite d'un effondrement gravitationnel.
S'exprimant aujourd'hui lors de la RAS National Astronomy Meeting à Birmingham, Habib Khosroshahi a décrit la découverte d'une concentration remarquable de matière noire au cœur du NGC 6482. Khosroshahi a également décrit deux autres exemples de concentration de masse élevée dans des galaxies fossiles plus massives et plus éloignées étudiées par les télescopes Chandra et XMM-Newton, bien que le cas du NGC 6482 soit unique, car il est possible de sonder le centre du système avec une plus grande précision.
Selon Khosroshahi, la concentration de masse au centre de ces anciens groupes de galaxies, qui est principalement sous la forme de matière noire, s'est avérée généralement cinq fois plus élevée que dans les groupes de galaxies normales avec une masse et une taille de halo similaires. Cette concentration centrale de masse soutient l'idée que les groupes fossiles tels que NGC 6482 sont des structures très anciennes qui se sont effondrées bien avant la formation des groupes typiques de galaxies. «L'explication d'une telle distribution centralisée de la matière noire pourrait être que le système s'est formé à un très haut décalage vers le rouge lorsque l'Univers était très jeune et dense, a déclaré Khosroshahi.
Le grand avantage des groupes fossiles par rapport aux groupes normaux est qu'aucune interaction majeure de la galaxie, qui peut agiter le gaz chaud, n'a lieu, a-t-il ajouté. Ils fournissent donc des laboratoires idéaux pour étudier les propriétés de la matière visible sous forme de gaz et d'étoiles ainsi que leur contenant, la matière noire.
Source d'origine: communiqué de presse RAS
