Le télescope du pôle Sud de l’Antarctique repère plus de 7 000 amas de galaxies cachés lors d’un relevé du ciel de cinq ans
Une équipe de physiciens dirigée par l’Argonne National Laboratory a publié un catalogue de plus de 7 000 amas de galaxies détectés par le télescope du pôle Sud (SPT) au cours de cinq années d’observations, offrant le recensement le plus complet jamais réalisé des plus grandes structures gravitationnellement liées de l’univers.
Le catalogue, construit à partir des données recueillies par l’expérience SPT-3G à la station Amundsen-Scott du pôle Sud de la National Science Foundation en Antarctique, a balayé environ 4 % du ciel et identifié 8 892 amas candidats. Parmi ceux-ci, 7 190 ont été confirmés à l’aide de données optiques et infrarouges du Dark Energy Survey. Environ 20 % des amas confirmés n’étaient jamais apparus dans aucun catalogue précédent, et pour les deux tiers de l’échantillon, c’est la première fois que leur gaz chaud est détecté.
Au lieu d’imager directement les galaxies, le télescope a traqué l’effet Sunyaev-Zeldovich, une distorsion subtile du fond diffus cosmologique (CMB) provoquée lorsque cette lumière ancienne traverse des particules à haute énergie à l’intérieur d’un amas de galaxies. Chaque amas apparaît comme une ombre projetée sur la faible lueur résiduelle du Big Bang, une technique qui permet aux astronomes de détecter des systèmes qui resteraient autrement invisibles aux télescopes optiques conventionnels.
Certains des amas nouvellement catalogués remontent à plus de 7,8 milliards d’années, offrant une fenêtre sur la structure cosmique lorsque l’univers était encore relativement jeune. La caméra SPT-3G, modernisée en 2017 avec 16 000 détecteurs construits à Argonne, fonctionne sur trois bandes de fréquence (90, 150 et 220 gigahertz) et offre une augmentation de sensibilité d’un ordre de grandeur par rapport à son prédécesseur.
« Le catalogue est une étape importante pour tout le domaine de la cosmologie des amas », a déclaré Lindsey Bleem, la physicienne d’Argonne qui a dirigé l’étude, « et il est susceptible de soutenir de nombreuses autres études dans les années à venir. »
Une validation minutieuse des détections, en grande partie réalisée par Kayla Kornoelje, étudiante diplômée de l’Université de Chicago, garantit que les amas candidats sont de véritables objets astrophysiques plutôt que du bruit statistique. Cette rigueur donne aux autres chercheurs la confiance nécessaire pour s’appuyer sur le catalogue dans leurs propres études sur la matière noire, l’énergie noire et la formation des structures à grande échelle.
Une surprise dans les données
Au-delà du nombre pur d’amas, le relevé a révélé quelque chose que l’équipe n’attendait pas : une augmentation marquée de l’émission liée à la poussière provenant des amas aux époques les plus anciennes de l’histoire de l’univers. Ce signal suggère comment l’activité de formation d’étoiles autour de ces systèmes géants a évolué au fil du temps cosmique, une découverte qui remodèle discrètement la compréhension du moment et de la manière dont les étoiles se sont allumées à l’intérieur des voisinages galactiques les plus massifs.
Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l’univers maintenues ensemble par la gravité, contenant des centaines à des milliers de galaxies liées entre elles par du gaz chaud et d’énormes quantités de matière noire. Parce qu’ils se situent au sommet de l’échelle de taille cosmique, ils servent de sondes sensibles pour tester les théories sur la matière noire, l’énergie noire et la façon dont la structure à grande échelle s’est développée sur des milliards d’années.
« Avec l’échantillon d’amas SPT-3G, nous sonderons l’évolution de la formation des structures cosmiques au cours des 10 derniers milliards d’années », a déclaré Sebastian Bocquet, scientifique principal à l’Observatoire de l’Université Ludwig Maximilian de Munich et membre de la collaboration SPT.
La suite
Les relevés à venir de l’Observatoire Vera C. Rubin au Chili et de la mission Euclid de l’Agence spatiale européenne ajouteront d’autres confirmations et affineront les mesures de masse des amas. La combinaison de ces ensembles de données promet d’affiner l’image de la façon dont l’univers s’est développé pour devenir la vaste structure regroupée observée aujourd’hui.
Pour l’instant, le catalogue SPT-3G demeure l’une des cartes les plus détaillées des plus grands éléments constitutifs de l’univers, un chapitre d’ouverture dans une nouvelle ère de la cosmologie des amas qui mettra à l’épreuve les limites du modèle standard de la cosmologie et sonder la nature de l’énergie noire.
Source : Universe Today / Argonne National Laboratory
Image à la une : Vue du télescope spatial Hubble de l’amas de galaxies Abell 1689, combinant des données visibles et infrarouges de la Advanced Camera for Surveys avec un temps d’exposition combiné de plus de 34 heures. (Crédit : NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin et G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), l’équipe ACS Science et l’ESA)
Traduit par Lydie