La découverte d’un «minihalo» révèle des indices sur la formation de l’Univers primitif

Une équipe d’astronomes codirigée par Julie Hlavacek-Larrondo du Centre de recherche en astrophysique du Québec a détecté un gigantesque nuage de particules hautement énergétiques situé à 10 milliards d’années-lumière de la Terre.

Des scientifiques ont mis au jour un immense nuage de particules énergétiques au sein de l’un des amas de galaxies parmi les plus éloignés qui ont été observés, apportant un nouvel éclairage sur l’évolution de ces structures dans l’Univers primitif.

Pour l’équipe codirigée par Julie Hlavacek-Larrondo, professeure au Département de physique de l’Université de Montréal et membre du Centre de recherche en astrophysique du Québec, cette découverte démontre que les amas de galaxies – parmi les plus grandes structures de l’Univers – baignent dans des particules hautement énergétiques depuis la majeure partie de leur existence.

Le minihalo détecté, situé à une distance si grande que sa lumière met 10 milliards d’années à nous parvenir, constitue le plus éloigné jamais observé, doublant le record précédent.

Ces minihalos sont composés de particules chargées très énergétiques, en suspension dans le vide intergalactique d’un amas. Ces particules émettent des ondes radio détectables depuis la Terre.

Acceptée pour publication dans Astrophysical Journal Letters, cette étude montre que, aux premiers âges de l’Univers, les amas de galaxies étaient déjà le théâtre de phénomènes énergétiques intenses.

Comprendre comment l’énergie circule à travers ces amas est essentiel pour reconstituer l’histoire de l’évolution cosmique, indique l’équipe de recherche.

Deux hypothèses plausibles

Les scientifiques avancent deux explications probables à la formation du minihalo.

La première fait intervenir les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies composant l’amas. Ils peuvent projeter dans l’espace des jets de particules très énergétiques.

Mais l’équipe de recherche tente encore de comprendre comment ces particules parviennent à s’éloigner du trou noir tout en conservant une énergie aussi élevée, et ce, sur une aussi grande distance.

La deuxième hypothèse repose sur les collisions de particules dans le plasma chaud de l’amas. Lorsque ces particules chargées entrent en collision à des vitesses proches de celle de la lumière, elles se fragmentent et produisent les particules très énergétiques constituant le minihalo.

Selon les astronomes, cette découverte offre un rare aperçu de ce à quoi ressemblaient les amas de galaxies peu après leur formation. Non seulement elle révèle que ces structures sont imprégnées de particules énergétiques depuis bien plus longtemps qu’on le croyait, mais elle permet aussi de mieux comprendre leur origine.

«C’est stupéfiant de détecter un signal radio aussi fort à une telle distance, souligne Roland Timmerman, astronome à l’Université de Durham, au Royaume-Uni, qui a codirigé la recherche avec Julie Hlavacek-Larrondo. Cela signifie que ces particules énergétiques, et les processus à leur origine, influencent la formation des amas de galaxies depuis presque toute l’histoire de l’Univers.»

À propos de cette étude

L’étude «Discovery of Diffuse Radio Emission in a Massive z=1.709 Cool Core Cluster: A Candidate Radio Mini-Halo», par Julie Hlavacek-Larrondo et ses collègues, sera bientôt publiée dans le Astrophysical Journal Letters.

À propos du Centre de recherche en astrophysique du Québec

Le Centre de recherche en astrophysique du Québec regroupe tous les astrophysiciens du Québec. Près de 150 personnes, dont une cinquantaine de chercheurs et leurs étudiants provenant de l’Université de Montréal, de McGill University, de l’Université Laval, de Bishop’s University, du Cégep de Sherbrooke, du Collège de Bois-de-Boulogne et de quelques autres établissements collaborateurs font partie du regroupement. Le Centre est sous la direction de David Lafrenière de l’Université de Montréal et il est un des regroupements stratégiques financés par Le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT).

Source et renseignements: