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Posté par Adrien le Samedi 14/04/2018 à 01:48
Première cartographie SZ d'un amas de galaxies
Le projet NIKA2, porté par le LPSC1 (Laboratoire de physique subatomique & cosmologie, CNRS/Université Grenoble Alpes), l'IPAG (Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble) et et l'Institut Néel a commencé ses observations en avril 2017 et vient de livrer ses premiers résultats le 9 avril 2018 dans la revue Astronomy & Astrophysics.

L'avènement de la camera NIKA2 au télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter...) de 30 mètres de l'IRAM (Grenade, Espagne) constitue une opportunité unique pour l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) d'amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de...) par effet Sunyaev Zel'dovich2 (SZ), grâce à ses deux bandes de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot...) (150 et 260 GHz), sa grande sensibilité, son excellente résolution angulaire et son grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.).

En avril 2017, la collaboration NIKA2 a observé un premier amas faisant partie de l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) du Grand Programme SZ. Il s'agit de l'amas PSZ2 G144.83+25.11 à un redshift z=0,58 observé pendant 11 heures (L'heure est une unité de mesure  :) avec des conditions atmosphériques relativement mauvaises. Les excellentes performances de la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) NIKA2 (R. Adam et al., A&A 2018) ont néanmoins permis d'obtenir des résultats de premier plan.

La carte NIKA2 obtenue à 150 GHz (cf. illustration) met en évidence un amas cartographié à haute résolution (plus de 20 fois mieux que Planck) et avec un fort signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la...) sur bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation...) jusque dans les régions périphériques. Le résultat est comparable à la carte du milieu intra-amas obtenue en rayons X par le satellite (Satellite peut faire référence à :) XMM-Newton, ce qui ce qui facilite les analyses jointes SZ/X. En particulier, l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation...) faite avec NIKA2 permet d'identifier une région de surpression dans l'amas et une source ponctuelle submillimétrique, qui peuvent donc être prises en compte dans l'analyse.


© Collaboration NIKA2

Ces deux paramètres sont essentiels pour l'utilisation cosmologique des grands catalogues d'amas. Ainsi, les résultats obtenus dans cet article soulignent l'importance du grand programme SZ de NIKA2 pour la caractérisation de la dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes...) de la relation d'échelle SZ-masse et donc pour la cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) avec des amas.

Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) NIKA2 ont été utilisées conjointement avec les données SZ obtenues par d'autres expériences opérant dans le millimétriques (MUSTANG, Bolocam et Planck), afin d'établir de manière non paramétrique le profil de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.), depuis le centre de l'amas jusqu'à sa périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée d'un objet...). Nous avons pu montrer que la zone de surpression avait un impact notable sur la valeur du paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte pour prendre une décision ou pour effectuer un calcul.) de Compton intégré (65%) et sur celle de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) de l'amas (79%).

Le grand programme SZ de NIKA2 bénéficie de 300 heures d'observation accordées par l'IRAM dans le cadre du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) garanti attribué à la collaboration NIKA2. L'objectif est d'étalonner en masse un échantillon représentatif constitué de 50 amas de galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.) sélectionnés en SZ (catalogues Planck et ACT) avec un décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d'onde des raies spectrales et de l'ensemble du spectre – ce qui se traduit par un décalage vers le rouge pour le spectre...) moyen à élevé (0,5 ? z ? 1) et couvrant un ordre de grandeur en masse. L'observation des amas de cet échantillon permettra de mener une étude complète de la morphologie et de l'évolution des amas.

De plus, ces données seront combinées aux données X du satellite XMM-Newton afin d'étudier les profils thermodynamiques radiaux (densité, pression, masse, température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert...), entropie). Ces derniers sont essentiels pour une compréhension complète de la relation observable-masse des amas de galaxies qui permettra in fine d'exploiter les grands relevés d'amas pour contraindre la cosmologie

Notes:
(1) Le groupe NIKA2 du LPSC a bénéficié des compétences des services techniques et administratifs du laboratoire. Cette activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) est financée notamment par l'ANR avec le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) NIKA2Sky (ANR-15-CE31-0017 et http://lpsc.in2p3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de recherche est comme son nom...).fr/NIKA2Sky), le projet ANR-12-BS05-0007 project (2013-2015) et le Labex Enigmass.
(2) L'effet Sunyaev-Zel'dovich (SZ) résulte de l'impact d'électrons de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) sur les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...) du fond diffus cosmologique (Le fond diffus cosmologique est un rayonnement électromagnétique provenant de l'Univers, et qui frappe la Terre de façon quasi uniforme dans toutes les directions.). En modifiant l'image que l'on perçoit du fond, cet effet permet d'observer les objets célestes comme des amas de galaxies.


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Source: CNRS-IN2P3