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Ils pensaient avoir tout vu : un mystérieux intrus cosmique déstabilise l’un des plus grands amas de galaxies connus

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Pendant des décennies, les astronomes ont observé l’amas de Persée comme un monument de stabilité dans l’univers. Ce gigantesque regroupement de galaxies, à 250 millions d’années-lumière de la Terre, semblait paisible, équilibré, et exempt de tout passé tumultueux. Un modèle parfait de ce que les scientifiques appellent un amas « relaxé » — un amas qui n’a pas connu de collision majeure depuis des milliards d’années.

Mais une série d’anomalies cosmologiques et, surtout, une étude récente utilisant une technique avancée de lentille gravitationnelle faible, viennent bouleverser cette certitude. Les chercheurs pensent désormais avoir identifié l’intrus caché qui a traversé Persée il y a des milliards d’années, provoquant une véritable onde de choc dans ce que l’on croyait être un havre cosmique.

Un monstre galactique qui semblait paisible

L’amas de Persée est l’une des plus vastes structures gravitationnellement liées de l’univers proche. Il s’étend sur environ 11,6 millions d’années-lumière et regroupe des milliers de galaxies, de vastes réservoirs de gaz chaud et une quantité immense de matière noire invisible.

Longtemps, les observations ont conforté l’idée que Persée était un amas paisible : le gaz chaud qui baigne ses galaxies s’écoulait lentement vers son centre, en refroidissant progressivement. Un « mini-halo » radio enveloppait sa galaxie centrale, un autre indicateur d’un environnement cosmique stable.

Mais un détail troublait les astronomes. L’amas n’était pas aussi sphérique qu’il aurait dû l’être. Il présentait une asymétrie nette est-ouest, et ce déséquilibre ne collait pas avec l’idée d’un système « relaxé ».

Premiers soupçons : les fronts froids

Le premier vrai signal d’alerte est venu en 2012, lorsque des astronomes ont découvert dans Persée de vastes « fronts froids » — des interfaces entre des régions de gaz chaud et de gaz plus dense et plus froid. Ces structures sont généralement les cicatrices laissées par des collisions titanesques entre amas de galaxies.

C’était une preuve indirecte qu’un autre amas avait dû percuter Persée dans un lointain passé. Mais personne ne parvenait à identifier le responsable. L’univers est vaste, et les traces d’une ancienne collision peuvent facilement être masquées par la complexité des structures galactiques.

La lentille gravitationnelle faible : un œil pour voir l’invisible

C’est là qu’intervient une technique de plus en plus utilisée par les astronomes : la lentille gravitationnelle faible. Basée sur une prédiction d’Einstein, cette méthode exploite le fait que des objets massifs — comme les amas de galaxies — déforment l’espace-temps autour d’eux, courbant ainsi la lumière des galaxies situées à l’arrière-plan.

Contrairement aux lentilles fortes (qui produisent des images spectaculaires comme les anneaux d’Einstein), les lentilles faibles provoquent des distorsions plus subtiles. Mais en observant des milliers de galaxies d’arrière-plan, il est possible de cartographier la masse totale, y compris celle de la matière noire invisible.

Et c’est exactement ce qu’a fait une équipe de chercheurs coréens et américains, à l’aide du télescope Subaru à Hawaï.

Découverte : l’intrus s’appelait NGC 1264

Grâce à cette méthode, les astronomes ont mis au jour une vaste région de matière (visible et noire) centrée sur une galaxie appelée NGC 1264, en périphérie de l’amas de Persée. Ce sous-amas est relié à Persée par un pont de matière d’environ 1,4 million d’années-lumière de long.

Les simulations informatiques, rapportées dans Nature Astronomy, ont montré que ce pont n’était pas un simple artefact d’alignement : il trahit une interaction gravitationnelle violente entre les deux structures. Pire : les modélisations ont pu reproduire les fameux fronts froids observés dix ans plus tôt, confirmant qu’il s’agissait bien des séquelles d’une ancienne collision.

amas PercéeL’amas de galaxies de Persée, photographié par le télescope Subaru de l’observatoire du Mauna Kea à Hawaï. Le sous-amas récemment découvert est à droite. La distribution de la matière noire est superposée en bleu. Crédit image : HyeongHan et al.

Une danse galactique sur des milliards d’années

Selon le modèle proposé par les chercheurs, le sous-amas autour de NGC 1264 est entré en interaction avec Persée il y a environ 7,5 milliards d’années. Depuis, il aurait traversé le cœur de l’amas principal trois fois, à intervalles de plusieurs milliards d’années. Une lente chorégraphie gravitationnelle, marquée par d’intenses frictions, des ondes de choc, et des redistributions de matière.

Il y a environ 750 millions d’années, ce sous-amas aurait traversé Persée pour la dernière fois, laissant derrière lui les signatures que les astronomes déchiffrent aujourd’hui.

Pourquoi cette découverte est majeure

Au-delà de l’anecdote galactique, cette étude a des implications profondes pour la cosmologie moderne.

D’abord, elle confirme que même les structures apparemment les plus calmes peuvent cacher des histoires mouvementées. Cela oblige les scientifiques à reconsidérer la manière dont ils évaluent la stabilité des amas de galaxies.

Ensuite, elle illustre la puissance de la lentille gravitationnelle faible, qui s’impose comme l’une des méthodes les plus prometteuses pour explorer l’univers invisible : matière noire, structures cachées, collisions anciennes… Autant d’éléments qui échappent à l’observation classique.

Enfin, elle montre à quel point la modélisation numérique est devenue cruciale : sans elle, impossible de remonter le fil du temps pour reconstituer ce drame cosmique.

Une énigme de plus levée… mais tant d’autres à venir

L’amas de Persée, longtemps vu comme un bastion de stabilité, révèle aujourd’hui un passé tourmenté. Et ce n’est probablement qu’un début : d’autres amas, d’autres sous-structures attendent peut-être d’être révélés, enfouis dans les cartes du ciel.

À mesure que nos instruments deviennent plus sensibles et nos algorithmes plus puissants, l’univers semble de moins en moins figé et de plus en plus vivant.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.

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