Découverte pour la première fois de poussière intra-amas galactique
Publié par Redbran le 16/01/2020 à 08:00
Source: CNRS INSU

Les astronomes observent pour la première fois la poussière diffuse dans le milieu intra-amas de l'amas de la Vierge

Il est généralement difficile d'observer la poussière diffuse dans le milieu intra-amas. Pourtant, elle peut avoir un impact considérable sur la formation de structures de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers,...). Grâce à une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) d'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...) innovante et utilisant la synergie entre les observations infrarouges, ultraviolettes et optiques, une équipe d'astronomes du Laboratoire d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des...) de Marseille (LAM, Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) / CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / CNES) et d'autres instituts a pu mettre en évidence pour la première fois la présence de cette poussière dans le milieu intra-amas de l'amas de la Vierge, le plus proche de nous et le plus riche en 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.).

Les astronomes pensent que l'évolution de la structure de l'Univers suit des lois hiérarchiques et s'attendent à ce que les galaxies se déplaçant à travers ses régions les plus denses, les amas, soient dépouillées de leur matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) ordinaire, laissant la poussière flotter librement dans ces amas.

Les particules de poussière répandues dans le milieu intra-amas jouent un rôle critique dans le cycle et l'évolution de la matière de sorte qu'elles peuvent avoir un impact considérable sur la formation de structures de l'Univers à grande échelle. Toutefois, le très faible rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) des grains de poussière ne permettant pas de les observer directement, leur présence est généralement difficile à mettre en évidence.

Aussi, une équipe d'astronomes dirigée par Alessia Longobardi, Postdoctorante CNES au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM, Aix-Marseille Université / CNRS / CNES), a développé une nouvelle stratégie d'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...) qui leur a permis de montrer que l'amas de la Vierge contient effectivement de la poussière diffuse.

"Ce résultat montre clairement que les régions les plus denses de l'Univers contiennent des grains de poussière diffus répandus dans leur milieu intra-amas chaud", explique Alessia Longobardi, "et l'amas de la Vierge, en raison du dynamisme de sa jeunesse est un laboratoire idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau. Les idéaux généralisent de façon féconde...) pour l'observer".

L'amas de la Vierge est la structure massive (Le mot massif peut être employé comme :) de l'Univers la plus proche de nous, avec une 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 contribution...) totale de plus de mille milliards de fois celle du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...), à une distance d'environ 50 millions d'années-lumière. Plutôt que d'essayer d'observer le rayonnement infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) émis par la poussière après avoir absorbé la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) qui la traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les charges des véhicules...) – beaucoup trop faible pour être observé par les télescopes actuels – l'équipe a étudié l'effet de rougissement de la lumière des galaxies lointaines dû à son absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie...) par la poussière de l'amas.

Tout comme un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) entre nous et les sources d'émission de lumière, les grains de poussière diffusent et absorbent la lumière provenant des objets lointains et ceux-ci apparaissent ainsi comme plus sombres et plus rouges qu'ils ne le sont en réalité. L'impact sur la lumière ultraviolette est encore plus fort. C'est pourquoi le Galaxy Evolution Explorer (GALEX) a joué un rôle majeur pour l'obtention de ce résultat. GALEX est un télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas être perturbé par...) de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial des...) et du CNES, co-développé par les scientifiques du LAM. GALEX observe les galaxies dans la lumière ultraviolette sur une période 10 milliards d'années de l'histoire cosmique.

"Depuis le lancement du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille...) spatial Herschel, nous recherchions cette poussière diffuse du milieu intra-amas, mais son faible rayonnement, combiné à la présence de poussière provenant de notre propre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...), nous a empêchés de la détecter. Ce n'est que grâce à la synergie entre 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...) d'Herschel et de GALEX que nous sommes finalement arrivés à cette découverte inattendue... mais tant attendue” ajoute Alessandro Boselli, Directeur de recherches CNRS au LAM, et responsable du programme GALEX Ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des...) Virgo ClusterSurvey (GUViCS), le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) qui a observé l'amas de la Vierge avec le télescope GALEX.

L'équipe a également étudié la distribution de la poussière `a l'intérieur de l'amas par rapport aux étoiles de la Vierge, observée précédemment dans le visible. Ils en ont conclu que, lorsque les galaxies traversent les amas, elles sont dénudées de leur poussière ainsi que de leurs étoiles et de leur gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...), le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) étant transporté dans l'espace intra-amas. Une analyse minutieuse a également révélé que la poussière dans le milieu intra-amas de la Vierge a des propriétés physiques différentes de celles de la poussière dans la Voie Lactée, ouvrant ainsi un nouveau défi pour des missions futures, comme les missions Euclid et Athéna, pour caractériser les interactions poussière-gaz dans l'espace intra-amas des amas.


La poussière diffuse, en jaune dans la figure centrale (© A. Longobardi), est distribuée autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) du centre de l'amas de la Vierge, suggérant qu'elle est laissée par les étoiles et les gaz dans le milieu intra-amas lors de passage de galaxies à travers l'amas. Le rectangle (En géométrie, un rectangle est un quadrilatère dont les quatre angles sont des angles droits.) noir représente une région de l'amas de la Vierge contenant de nombreuses galaxies, dont Messier 86 (triangle violet) et Messier 87 (croix rouge), observée optiquement (en haut, d'après Mihos et al. 2015) et par GALEX en UV (en bas).

Références:
A. Longobardi, A. Boselli, S. Boissier, S. Bianchi, P. Andreani, E. Sarpa, A. Nanni and M. Miville-Deschênes.The GALEX Ultraviolet Virgo Cluster Survey (GUViCS) - VIII. Diffuse dust in the Virgo intra-cluster space. Astronomy & Astrophysics (2020) doi: 10.1051/0004-6361/201937024

Contact:
Alessia Longobardi - LAM - alessia.longobardi at lam.fr
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