Crédit d'image: Chandra
Une nouvelle image prise par l'Observatoire Chandra X-Ray a fourni l'une des meilleures vues de deux galaxies similaires à notre propre voie lactée au milieu d'une collision. Toutes les galaxies, y compris la nôtre, ont connu ce type de fusion dans le passé, donc cette image aide les astronomes à comprendre à quoi ressemble l'Univers aujourd'hui. Les galaxies ont commencé leur collision lente il y a 10 millions d'années et ont déjà créé des régions de formation intense d'étoiles et pourraient éventuellement créer un trou noir supermassif.
L’Observatoire de rayons X Chandra de la NASA a fourni la meilleure image radiographique à ce jour de deux galaxies semblables à la Voie lactée au milieu d’une collision frontale. Étant donné que toutes les galaxies - y compris la nôtre - ont peut-être subi des fusions, cela donne un aperçu de la façon dont l'univers est devenu ce qu'il est aujourd'hui.
Les astronomes pensent que la méga-fusion dans la galaxie connue sous le nom d'Arp 220 a déclenché la formation d'un grand nombre de nouvelles étoiles, envoyé des ondes de choc grondant à travers l'espace intergalactique et pourrait éventuellement conduire à la formation d'un trou noir supermassif au centre du nouveau conglomérat galaxie. Les données de Chandra suggèrent également que la fusion de ces deux galaxies a commencé il y a seulement 10 millions d'années, peu de temps en termes astronomiques.
"Les observations de Chandra montrent que les choses se gâchent vraiment lorsque deux galaxies se rencontrent à pleine vitesse", a déclaré David Clements de l'Imperial College de Londres, l'un des membres de l'équipe impliqués dans l'étude. "L'événement affecte tout, de la formation de trous noirs massifs à la dispersion d'éléments lourds dans l'univers."
L'Arp 220 est considéré comme un prototype pour comprendre les conditions dans les premiers univers, lorsque des galaxies massives et des trous noirs supermassifs étaient probablement formés par de nombreuses collisions de galaxies. À une distance relativement proche d'environ 250 millions d'années-lumière, l'Arp 220 est l'exemple le plus proche d'une galaxie «ultra-lumineuse», qui émet mille milliards de fois plus de rayonnement que notre Soleil.
L'image de Chandra montre une région centrale lumineuse à la taille d'un nuage incandescent en forme de sablier de gaz de plusieurs millions de degrés. Se précipitant hors de la galaxie à des centaines de milliers de kilomètres à l'heure, le surchauffé forme un «super vent», qui serait dû à une activité explosive générée par la formation de centaines de millions de nouvelles étoiles.
Plus loin, sur une distance de 75 000 années-lumière, se trouvent des lobes géants de gaz chauds qui pourraient être des restes galactiques jetés dans l'espace intergalactique par l'impact précoce de la collision. On ne sait pas si les lobes continueront de s'étendre dans l'espace ou de retomber dans l'Arp 220.
Le centre d'Arp 220 présente un intérêt particulier. Les observations de Chandra ont permis aux astronomes de localiser avec précision une source de rayons X à l'emplacement exact du noyau d'une des galaxies antérieures à la fusion. Une autre source de rayons X plus faible à proximité peut coïncider avec le noyau de l'autre reste de la galaxie. La puissance de sortie des rayons X de ces sources ponctuelles est supérieure à celle attendue pour les trous noirs stellaires s'accrétant d'étoiles compagnes. Les auteurs suggèrent que ces sources pourraient être dues à des trous noirs supermassifs au centre des galaxies fusionnées.
Ces deux sources restantes sont relativement faibles et fournissent des preuves solides pour soutenir la théorie selon laquelle l'extraordinaire luminosité de l'Arp 220 - environ une centaine de fois celle de notre galaxie de la Voie lactée - est due au taux rapide de formation d'étoiles et non à un actif, trou noir supermassif au centre.
Cependant, dans quelques centaines de millions d'années, cet équilibre des pouvoirs pourrait changer. Les deux trous noirs massifs pourraient fusionner pour produire un trou noir supermassif central. Cette nouvelle disposition pourrait faire tomber beaucoup plus de gaz dans le trou noir central, créant une source d'énergie égale ou supérieure à celle due à la formation d'étoiles.
«La concentration inhabituelle de sources de rayons X au centre même de l'Arp 220 suggère que nous pourrions observer les premiers stades de la création d'un trou noir supermassif et l'éventuelle montée en puissance d'un noyau galactique actif», a déclaré Jonathan McDowell de le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA, un autre membre de l'équipe étudiant l'Arp 220.
Clements et McDowell ont été rejoints dans cette recherche par un groupe international de chercheurs des États-Unis, du Royaume-Uni et de l'Espagne. Chandra a observé Arp 220 le 24 juin 2000 pendant environ 56 000 secondes à l'aide de l'instrument Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS).
ACIS a été développé pour la NASA par la Pennsylvania State University, University Park, PA, et le Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA. Le Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra, et TRW, Inc., Redondo Beach, en Californie, en est le maître d'œuvre. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian contrôle les opérations scientifiques et aériennes de Cambridge, Mass.
