MacroCosmos juillet-août 2023

27 JUILLET-AOÛT 2023 ASTRO PUBLISHING peuvent rassembler du gaz qui se réchauffe en tombant vers l’amas. « Les simulations cosmologiques pré- disent la présence de gaz chaud dans les amas de galaxies depuis plus d’une décennie, mais les observa- tions n’ont pas permis de le confir- mer » , explique Elena Rasia, cher- cheuse à l’Institut national italien d’astrophysique (INAF) de Trieste, en Italie, et coauteure de l’étude. « La recherche d’une telle confirmation observationnelle nous a conduits à sélectionner l’un des candidats les plus prometteurs de clusters en for- mation ou proto-amas. » Il s’agit de proto-amas de la Toile d’Araignée, situé à une époque où l’Univers n’avait que 3 milliards d’années. Bien qu’il s’agisse du proto-amas le plus étudié, la présence d’un ICM est res- tée incertaine. La découverte d’un grand réservoir de gaz chaud dans ce proto-amas indiquerait que le sys- tème est en passe de devenir un vé- ritable amas de galaxies de longue durée plutôt que de se disperser. L’équipe de Luca Di Mascolo a détecté le ICM du proto-amasr de la Toile d’Araignée grâce à ce que l’on ap- pelle l’effet thermique Sunyaev- Zeldovich (SZ). Cet effet se produit lorsque la lumière du fond diffus cos- mologique (le rayonnement résiduel du Big Bang) traverse l’ICM. Lorsque cette lumière interagit avec les élec- trons en mouvement rapide dans le gaz chaud, elle gagne un peu d’éner- gie et sa couleur, ou longueur d’onde, change légèrement. « Aux bonnes longueurs d’onde, l’effet SZ apparaît donc comme un effet d’ombre d’un amas de galaxies sur le fond diffus cosmologique » , explique Luca Di Mascolo. En mesurant ces ombres sur le fond diffus cosmologique, les as- tronomes peuvent donc déduire l’existence du gaz chaud, estimer sa masse et cartographier sa forme. « Grâce à sa résolution et à sa sensi- bilité inégalées, ALMA est la seule installation actuellement capable d’effectuer une telle mesure pour les lointains progéniteurs d’amas massifs » , explique Luca Di Mascolo. Les chercheurs ont déterminé que le proto-amas de la Toile d’Araignée contient un vaste réservoir de gaz chaud à une température de quelques dizaines de millions de de- grés Celsius. Auparavant, du gaz froid avait été détecté dans ce proto- amas, mais la masse de gaz chaud découverte dans cette nouvelle étude la dépasse de plusieurs milliers de fois. Cette découverte montre que l’amas de galaxies de la Toile d’Araignée devrait effectivement se transformer en un amas de galaxies massif dans environ 10 milliards d’années, sa masse augmentant d’au moins un facteur dix. Tony Mrocz- kowski, co-auteur de l’article et cher- cheur à l’ESO, explique que « ce sys- tème présente d’énormes contrastes. La composante thermique chaude détruira une grande partie de la composante froide au cours de l’évo- lution du système, et nous assistons à une transition délicate » . Il conclut que « ce système confirme par l’ob- servation les prédictions théoriques de longue date sur la formation des plus grands objets gravitationnelle- ment liés de l’Univers » . Ces résultats contribuent à jeter les bases de synergies entre ALMA et le futur très grand télescope (ELT) de l’ESO, qui « révolutionnera l’étude de structures telles que celle de la Toile d’Araignée » , explique Mario Nonino, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Observatoire astrono- mique de Trieste. L’ELT et ses instru- ments de pointe, tels que HARMONI et MICADO, seront en mesure de scruter les proto-amas et de nous fournir des informations détaillées sur les galaxies qui s’y trouvent. Avec les capacités d’ALMA à suivre la for- mation du ICM, cela donnera un aperçu crucial de l’assemblage de certaines des plus grandes structures de l’Univers primitif. ! C ette image montre le proto- amas autour de la galaxie de la Toile d’Araignée (ancien- nement connue sous le nom de MRC 1138-262), à une époque où l’Univers n’avait que 3 mil- liards d’années. La majeure par- tie de la masse du proto-amas ne réside pas dans les galaxies visibles au centre de l’image, mais dans le gaz connu sous le nom de milieu intra-amas (ICM). Le gaz chaud dans le ICM est représenté sous la forme d’un nuage bleu superposé. [ESO/Di Mascolo et al.; HST: H. Ford]