La plus grande galaxie jamais trouvée vient d’être découverte, et elle va vous retourner le cerveau


Les astronomes viennent de trouver un monstre absolu de galaxie.

Les lobes radio d’Alcyoneus. (Oei et al., arXiv, 2022)

Tapie à quelque 3 milliards d’années-lumière, Alcyoneus est une radiogalaxie géante qui atteint 5 mégaparsecs dans l’espace. Cela représente 16,3 millions d’années-lumière de long, et constitue la plus grande structure connue d’origine galactique.

Cette découverte met en évidence notre faible compréhension de ces colosses et des causes de leur incroyable croissance. Mais elle pourrait ouvrir la voie à une meilleure compréhension, non seulement des radiogalaxies géantes, mais aussi du milieu intergalactique qui dérive dans les vides béants de l’espace.

Les radiogalaxies géantes sont un mystère de plus dans un Univers plein de mystères. Elles se composent d’une galaxie hôte (c’est-à-dire l’amas d’étoiles en orbite autour d’un noyau galactique contenant un trou noir supermassif), ainsi que de jets et de lobes colossaux qui jaillissent du centre galactique.

Ces jets et lobes, en interaction avec le milieu intergalactique, agissent comme un synchrotron pour accélérer les électrons qui produisent l’émission radio.

Nous sommes pratiquement sûrs de savoir ce qui produit ces jets : un trou noir supermassif actif au centre galactique. On dit d’un trou noir qu’il est “actif” lorsqu’il absorbe (ou “accrète”) de la matière provenant d’un disque géant de matière qui l’entoure.

Toute la matière du disque d’accrétion qui tourbillonne vers un trou noir actif ne se retrouve pas inévitablement au-delà de l’horizon des événements. Une petite fraction de cette matière est canalisée de la région interne du disque d’accrétion vers les pôles, où elle est projetée dans l’espace sous forme de jets de plasma ionisé, à des vitesses qui représentent un pourcentage important de la vitesse de la lumière.

Ces jets peuvent parcourir d’énormes distances avant de s’étendre en lobes radio-émetteurs géants.

Les lobes radio d’Alcyoneus. (Oei et al., arXiv, 2022)

Ce processus est plutôt normal. Même la Voie lactée possède des lobes radio. Ce que nous ne savons pas vraiment, c’est pourquoi, dans certaines galaxies, ils atteignent des tailles absolument gargantuesques, à l’échelle du mégaparsec. C’est ce qu’on appelle les radiogalaxies géantes, et les exemples les plus extrêmes pourraient être la clé pour comprendre ce qui motive leur croissance.

“S’il existe des caractéristiques de galaxie hôte qui sont une cause importante de la croissance des radiogalaxies géantes, alors les hôtes des plus grandes radiogalaxies géantes sont susceptibles de les posséder”, expliquent les chercheurs, dirigés par l’astronome Martijn Oei de l’Observatoire de Leiden aux Pays-Bas, dans leur article préimprimé, qui a été accepté pour publication dans Astronomy & Astrophysics.

“De même, s’il existe des environnements particuliers à grande échelle qui sont très propices à la croissance des radiogalaxies géantes, alors les plus grandes radiogalaxies géantes sont susceptibles d’y résider.”

L’équipe a recherché ces valeurs aberrantes dans les données recueillies par le LOw Frequency ARray (LOFAR) en Europe, un réseau interférométrique composé d’environ 20 000 antennes radio, réparties sur 52 sites en Europe.

Ils ont retraité les données à l’aide d’un nouveau pipeline, en supprimant les sources radio compactes susceptibles d’interférer avec les détections de lobes radio diffus et en corrigeant les distorsions optiques.

Les images qui en résultent représentent, selon eux, la recherche la plus sensible jamais réalisée pour les lobes de radio galaxies. Ils ont ensuite utilisé le meilleur outil de reconnaissance des formes disponible pour localiser leur cible : leurs propres yeux.

C’est ainsi qu’ils ont trouvé Alcyoneus, jaillissant d’une galaxie située à quelques milliards d’années-lumière.

“Nous avons découvert ce qui est en projection la plus grande structure connue faite par une seule galaxie – une radio galaxie géante avec une longueur propre projetée [de] 4,99 ± 0,04 mégaparsecs. La véritable longueur propre est d’au moins … 5,04 ± 0,05 mégaparsecs”, écrivent-ils.

Après avoir mesuré les lobes, les chercheurs ont utilisé le Sloan Digital Sky Survey pour essayer de comprendre la galaxie hôte.

Ils ont découvert qu’il s’agissait d’une galaxie elliptique assez normale, intégrée dans un filament de la toile cosmique, d’une masse d’environ 240 milliards de fois celle du Soleil, avec en son centre un trou noir supermassif d’une masse d’environ 400 millions de fois celle du Soleil.

Ces deux paramètres se situent en fait dans la fourchette basse des radiogalaxies géantes, ce qui pourrait fournir des indices sur les causes de la croissance des lobes radio.

“Au-delà de la géométrie, Alcyoneus et son hôte sont suspicieusement ordinaires : la densité de luminosité totale à basse fréquence, la masse stellaire et la masse du trou noir supermassif sont toutes inférieures, bien que similaires, à celles des radiogalaxies géantes médianes”, écrivent les chercheurs.

“Ainsi, des galaxies ou des trous noirs centraux très massifs ne sont pas nécessaires à la croissance des grandes géantes, et, si l’état observé est représentatif de la source au cours de sa durée de vie, une puissance radio élevée ne l’est pas non plus.”

Il se pourrait qu’Alcyoneus soit assis dans une région de l’espace dont la densité est inférieure à la moyenne, ce qui pourrait permettre son expansion – ou que l’interaction avec la toile cosmique joue un rôle dans la croissance de l’objet.

Quoi qu’il en soit, les chercheurs pensent qu’Alcyoneus continue de grandir, loin dans l’obscurité cosmique.

La recherche a été acceptée pour publication dans Astronomy & Astrophysics, et est disponible sur arXiv.

Lire aussi : Les structures massives qui relient les galaxies se sont mises à tourner, laissant les experts perplexes

Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche


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