Une équipe internationale de chercheurs a estimé avec succès la taille et la vitesse de fusion d’une onde de choc dans un amas de galaxies en fusion, trouvant l’énergie libérée à 2,3 × 1038 W. Cette réalisation a été rendue possible en capitalisant sur une récente collision d’amas, qui a facilité la mesure complexe d’objets célestes. (Idée d’artiste.)
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur agrégé Kazuhiro Nakazawa de
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Université de Nagoya/KMI et doctorant Yuki Omiya à la Graduate School of Science a fait des progrès significatifs dans la compréhension des amas de galaxies. Collaborer avec des institutions réputées telles que l’Observatoire astronomique national du Japon, l’Université des sciences de Tokyo, l’Université d’Hiroshima, l’Université de Saitama,
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>JAXA Institute of Space and Astronautical Science, Tokyo Metropolitan University, Netherlands Institute for Space Sciences et Toho University, ils ont réussi à estimer les dimensions et la vitesse de fusion d’une onde de choc nouveau-née dans l’amas de galaxies CIZA J1358.9-4750. Cet effort leur a également permis de mesurer l’énergie libérée, un étonnant 2,3 × 1038 W. Les données de cette recherche ont été obtenues du satellite européen d’astronomie à rayons X XMM-Newton.
Fusion récente de l’amas de galaxies CIZA J1358.9-4750. Crédit : Université de Nagoya
Les amas de galaxies et leur signification
Les amas de galaxies, connus comme les plus grands objets auto-gravitants de l’univers, abritent une vaste étendue de gaz à haute température. Ce gaz émet des rayons X brillants, rendant ces amas visibles. Lorsque ces amas colossaux fusionnent, cela culmine en un événement astronomique d’une ampleur inégalée, engendrant une onde de choc couvrant 3 millions d’années-lumière carrées.
Images de l’intensité des rayons X (à gauche) et de la température (à droite) de l’amas de galaxies récemment fusionné CIZA1359. Crédit : Université de Nagoya
La mesure complexe des objets astronomiques
Typiquement en astronomie, mesurer la profondeur des objets célestes pose un défi important. Cependant, dans cette étude, l’équipe a surmonté cette difficulté en capitalisant sur la récente collision des deux clusters. Cet événement a permis de faire des estimations raisonnables sur la forme originale des grappes. À l’aide de ces estimations, ils ont déterminé la vitesse du front de choc en analysant la distribution de température du gaz à haute température. Ils ont ensuite multiplié cette valeur par la longueur, la largeur et la profondeur des amas pour calculer la quantité d’énergie cinétique convertie en chaleur, en accélération des particules et en amplification du champ magnétique dans le front de choc.
Cette recherche a été publiée dans le numéro de février 2023 de la revue Publications de la Société astronomique du Japon (PASJ). Dans un article connexe, Kurahara et al. (PASJ, décembre 2022) ont découvert « l’émission radio synchrotron » par des électrons accélérés et des champs magnétiques amplifiés autour du front de choc. Sa luminosité est estimée à ~3,5 × 1033 W. Ces résultats nous donnent un rendement de conversion d’environ 10-5.
Comprendre la distribution de l’efficacité de conversion nous aidera à clarifier ce qui se passe sous la plus grande onde de choc de la fusion des clusters.
Référence : « XMM-Newton view of the shock heater in an early merging cluster, CIZA J1358.9−4750 » par Yuki Omiya, Kazuhiro Nakazawa, Kyoko Matsushita, Shogo B Kobayashi, Nobuhiro Okabe, Kosuke Sato, Takayuki Tamura, Yutaka Fujita, Liyi Gu, Tetsu Kitayama, Takuya Akahori, Kohei Kurahara et Tomohiro Yamaguchi, 1 décembre 2022, Publications de la Société astronomique du Japon.
DOI : 10.1093/pasj/psac087
2023-07-24 02:48:42
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