La découverte d’un amas galactique colossal jette un éclairage neuf sur la façon dont se forment les plus impressionnantes structures de l’univers

Communiqué de presse

Le 25 avril 2018 — Victoria (C.-B.) 

Dans l’univers, aucun objet n’est plus grand qu’un amas galactique. Avec une masse comparable à celle d’un million de milliards de soleils, ces structures peuvent englober jusqu’à mille galaxies, une formidable quantité de matière sombre, des trous noirs gargantuesques et des nuages de gaz émettant des rayons X dont la température dépasse parfois le million Kelvin. 

Une concentration particulièrement dense de galaxies amène les astrophysiciens à remettre en question notre conception de la manière dont de telles structures voient le jour dans l’univers. En effet, une étude, publiée aujourd’hui dans la revue Nature, rapporte l’observation d’un groupe de galaxies qui remonte à l’époque où l’univers n’avait environ que le dixième de son âge actuel. 

Cet amas galactique est si éloigné que la lumière qu’il dégage prend 12,4 milliards d’années à parvenir jusqu’à nous. Par conséquent, bien qu’on l’ait observé pour la première fois l’an dernier, l’image captée nous le montre tel qu’il existait 1,4 milliard d’années après le big-bang ­— offrant aux astronomes un rare aperçu de la façon dont les galaxies se formaient quand l’univers était encore très jeune. 

Une équipe de chercheurs de divers établissements, dont le Conseil national de recherches du Canada, l’Université Dalhousie, l’Université de Victoria (UVic), l’Université de l’Illinois et le Flatiron Institute, a découvert un amas galactique qui s’assemble d’une manière fort différente et beaucoup plus rapidement que celle prédite par les modèles existants. L’amas naissant regroupe au moins 14 galaxies, entassées dans une région de l’espace qui fait à peine le triple de la Voie lactée, notre galaxie. Chacune de ces galaxies engendre des étoiles jusqu’à mille fois plus vite que la nôtre. Les calculs laissent croire que l’on assiste à l’assemblage d’une des structures les plus massives de l’univers contemporain. 

L’étude a été pilotée par Scott Chapman, agent de recherches au Conseil national de recherches du Canada, qui enseigne à l’Université Dalhousie, et par Tim Miller, étudiant en maîtrise à la même université. L’article est également signé par une équipe de scientifiques, composée notamment d’Arif Babul, éminent professeur de l’UVic, de Douglas Rennehan, doctorant en astrophysique, de Belaid Moa, spécialiste en informatique scientifique de pointe de l’UVic, de Joaquin Vieira, professeur de l’Université de l’Illinois, et de Christopher Hayward, chercheur associé au Centre for Computation Astrophysics du Flatiron Institute. 

Pour prévoir la manière dont l’amas s’assemblera, une équipe dirigée par Arif Babul a mis au point une simulation numérique en recourant aux superordinateurs de WestGrid et de Calcul Canada. La simulation révèle que le cœur de l’amas se transformera éventuellement en une gigantesque galaxie au cours du milliard d’années à venir. Les scientifiques s’attendent à ce qu’il s’agisse de l’un des amas les plus colossaux de l’univers actuel.

Le système, découvert au départ par le télescope du pôle Sud, a été examiné en détail grâce au grand réseau d’antennes millimétriques/submillimétriques de l’Atacama (ALMA). L’ALMA possède les détecteurs les plus perfectionnés de la radioastronomie. Ces appareils ont été mis au point par le Conseil national de recherches du Canada et ont permis d’obtenir les images de la précision voulue pour que le nouveau système soit découvert.


Multimédia supplémentaire

14 galaxies sur le point de faire collision de manière tout à fait spectaculaire.
14 galaxies sur le point de faire collision de manière tout à fait spectaculaire : Image simulée par ordinateur de 14 galaxies entassées dans une région de l’espace qui fait à peine trois fois celle de notre galaxie, la Voie lactée, telle qu’observée à l’aide du grand réseau d’antennes millimétriques/submillimétriques de l’Atacama (ALMA). Cette conjonction cosmique inédite mènera à la création d’un amas galactique massif, évènement qui s’est produit seulement 1,4 milliard d’années après le big-bang (voir la vidéo de la simulation pour plus de détails). Source : D. Rennehan, B. Moa, C Hayward / UVic, Westgrid, Calcul Canada, Flatiron Institute.

Citations

« Il semble que l’amas galactique en train de s’assembler que nous avons trouvé ait une densité hors du commun, beaucoup plus importante que celle des autres amas découverts jusqu’à présent. La façon dont ce regroupement de galaxies a atteint une pareille taille aussi vite demeure un mystère. Il y a quelque chose de spécial à cet endroit qui amène les galaxies à créer des étoiles beaucoup plus rapidement que ce que prévoient les modèles actuels. Une explication serait que la force gravitationnelle engendrée par le nombre incroyable de galaxies voisines comprime les gaz à l’intérieur des galaxies pour enclencher la genèse des étoiles. »

– Scott Chapman, agent de recherches au Conseil national de recherches du Canada et professeur à l’Université Dalhousie

« La découverte d’un amas galactique aussi massif, surtout la gigantesque galaxie qui en occupe le centre, au moment où il se forme est en soi une prouesse spectaculaire. Mais le fait que cet assemblage se soit produit si tôt dans l’histoire de l’univers, et de façon si dramatique, bouleverse notre compréhension actuelle de la manière et du moment où de telles structures se constituent dans l’univers. Normalement, on s’attendrait à ce que la galaxie au centre d’un amas se développe petit à petit, au fil de treize milliards d’années, en avalant de plus petites galaxies qui passent un peu trop près. Cette découverte brosse un tableau tout à fait différent. »

– Arif Babul, astrophysicien à l’Université de Victoria

Faits en bref

  • En tout, la masse des galaxies qui forment l’amas est environ dix billions de fois plus importante que celle du soleil dans la Voie lactée.

  • La structure, qui remonte à l’enfance de l’univers, est comparable aux plus grandes structures connues dans l’univers contemporain, y compris les amas galactiques de la Vierge et de la Chevelure de Bérénice.

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