Les photographies à rayons X faites par l'observatoire Suzaku viennent de fournir l'image la plus détaillée à ce jour de la taille, la masse et la composition chimique de l'amas galactique située dans la constellation de Persée. L'étude fournit également la 1ère preuve directe que des nuages de gaz  se sont agglomérés en périphérie de cet amas.

 Dans cet amas galactique, Suzaku a découvert une faible émission de rayons X émise par des gaz chaud. Les images, qui enregistrent les rayons X avec des énergies comprises entre 700 et 7000 électronvolts, pendant une exposition combinée de trois jours, sont présentées en 2 bandes en fausses couleurs. Le bleu indiquant que les émissions de rayons X sont moins intenses.

Le cercle en pointillés ayant un diamètre de 11,6 millions d'années-lumière indique la limite où le gaz froid "extérieur" rentre et se réchauffe peu à peu en se rapprochant de l'amas de galaxies. Les petits cercles rouges indiquent les sources de rayons X en avant ou en arrière plan qui ne sont pas émis par l'amas de Persée. 

Crédits: NASA/ Isas/ Dss/ A. Simionescu.

Les amas de galaxies ont généralement un diamètre de plusieurs millions d'années-lumière, et ils émettent principalement un rayonnement X, représentant les gaz chauds situées entre les galaxies composant l'amas.

"Comprendre le contenu de la matière normale située dans les amas de galaxies est un élément clé pour étudier l'évolution de l'univers», a expliqué Adam Mantz de la NASA.

L'exploration du fond diffus cosmologique a établi que les baryons (ce que les physiciens appellent la matière normale) ne représentent que 4,6 % de l'univers. Pourtant, les études précédentes avaient montré que les amas de galaxies semblaient en contenir une valeur encore plus faible.

Les images du gaz froid situé à la périphérie de l'amas de Persée, prises par Suzaku, ont permis aux astronomes de résoudre cette divergence pour la première fois.

L'amas galactique de Persée est situé à environ 250 millions d'années-lumière. C'est l'amas qui émet la plus importante quantité de rayons X au-delà de notre propre galaxie.

"Avant les analyses de Suzaku, notre connaissance des propriétés de ce gaz était limitée aux parties internes des amas, là où l'émission de rayons X est la plus importante et la plus lumineuse, mais cela laissait un énorme espace totalement inexploré" dit Aurore Simionescu, chercheur principal de l'étude à l'Institut d'astrophysique des particules à l'Université de Stanford.

Crédits image : NASA/ ESA/ Hubble Heritage.

Cette image du télescope spatial Hubble montre la galaxie NGC 1275 située dans le centre de l'amas galactique de Persée. Les filaments rouges sont composés de gaz froid en suspension par un champ magnétique.

D'après les données, les chercheurs ont mesuré la densité et la température du gaz émettant des rayons X. D'après ces mesures, le groupe de galaxies aurait un diamètre de 11,6 millions d'années-lumière et sa masse serait de 1 000 fois celle de notre galaxie, la Voie Lactée.

Les chercheurs ont également déterminé le rapport entre la masse de gaz et la masse totale de l'amas, y compris la matière noire (la substance mystérieuse qui représente environ 23 % de l'univers), selon Wmap. En raison de leur taille énorme, des amas de galaxies devraient contenir un échantillon représentatif de la matière cosmique. Pourtant, les parties extérieures de l'amas de Persée semblaient contenir un trop grand nombre de baryons, à l'opposé des études antérieures.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs émettent l'hypothèse que dans les régions centrales, le gaz est à plusieurs reprises fouettée et lissées en passant entre les galaxies. Mais des simulations sur ordinateur montrent que les gaz retombant à la périphérie de l'amas tendent à former des amas irréguliers... 

Observatoire Suzaku, vue d'artiste.

Crédit image : JAXA.