En 2003, le télescope spatial Chandra a pointé ses capteurs vers l’amas de Persée, un regroupement de galaxies à 250 millions d’années-lumière. Les physiciens cherchaient des ondes de pression dans le gaz chaud intergalactique. Ce qu’ils ont trouvé en analysant les données a sidéré la communauté scientifique : l’amas émettait une note de musique. La note la plus grave jamais détectée dans l’univers. Elle dure depuis 2,5 milliards d’années et aucune oreille humaine ne pourra jamais l’entendre.

Ce que vous allez apprendre

• Comment un amas de galaxies peut produire un son — et quelle physique se cache derrière
• Pourquoi cette note est 57 octaves en dessous de tout ce que l’oreille humaine peut percevoir
• Ce que ce son cosmique révèle sur les mécanismes qui régulent la formation des étoiles à grande échelle

Un son dans le vide — mais pas n’importe quel vide

On dit souvent que dans l’espace, personne ne vous entend crier. C’est vrai dans le vide interstellaire. Mais les amas de galaxies ne sont pas vides — ils sont remplis d’un gaz chaud extrêmement diffus, le milieu intra-amas, qui peut transmettre des ondes de pression.

Des ondes de pression, c’est exactement ce qu’est le son. Dans ce gaz cosmique, des perturbations mécaniques peuvent se propager — lentement, sur des distances colossales, à des fréquences impossibles à détecter autrement que par leurs effets sur le gaz lui-même.

C’est ce que les physiciens du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ont identifié dans les données de Chandra, dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal en 2003.

57 octaves sous le do central

La note identifiée dans l’amas de Persée est un si bémol. Mais pas n’importe lequel. Il se situe 57 octaves en dessous du si bémol le plus grave qu’un piano puisse produire.

Pour donner une échelle : chaque octave divise la fréquence par deux. 57 octaves en dessous du registre humain, cela donne une fréquence d’environ 10 millions d’années par oscillation. Une seule vibration de cette note prend dix millions d’années à se compléter.

La période orbitale de la Terre autour du Soleil — une année — représente à peine un cent-millième d’une oscillation de ce son.

Amas de Persée.Crédit : ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi,

Amas de Persée.

Un régulateur cosmique de la formation des étoiles

Ce son n’est pas une curiosité anecdotique. Il joue un rôle fonctionnel documenté dans la physique des amas de galaxies.

Le trou noir supermassif au centre de l’amas de Persée éjecte périodiquement d’immenses jets de plasma qui compriment le gaz environnant, générant ces ondes de pression. Ce processus chauffe le gaz et l’empêche de se refroidir suffisamment pour former des étoiles — le mécanisme de feedback évoqué dans l’article sur les zones de mort cosmique.

Des recherches publiées dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ont montré que ces ondes acoustiques cosmiques sont présentes dans de nombreux amas de galaxies — ce ne sont pas un phénomène isolé mais un mécanisme régulateur à l’échelle de l’univers.

Sources

• Sound waves from a supermassive black hole — The Astrophysical Journal, Fabian et al., 2003
• Acoustic feedback in galaxy clusters — Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, McNamara & Nulsen