Image composite couleur de Centaurus A, révélant les lobes et les jets émanant du trou noir central de la galaxie active. Il s'agit d'un composite d'images obtenues avec trois instruments, fonctionnant à des longueurs d'onde très différentes. Les données submillimétriques à 870 microns, de Laboca sur Apex, sont indiquées en orange. Les données de rayons X de l'observatoire de rayons X Chandra sont indiquées en bleu. Les données de lumière visible de l'imageur à champ large (WFI) sur le télescope MPG/ESO de 2,2 m situé à La Silla, au Chili, montrent les étoiles et la bande de poussière caractéristique de la galaxie dans des couleurs proches de la « vraie couleur ». © ESO/WFI (optique) ; MPIfR/ESO/Apex/A.Weiss et al., (submillimétrique) ; Nasa/CXC/CfA/R.Kraft et al., (rayons X)
Sciences

Alcyonée, la plus grande radiogalaxie jamais observée

ActualitéClassé sous :Astronomie , Galaxie , radiogalaxie géante

À 3 milliards d'années-lumière de notre petite Planète se cache une galaxie comme on n'en avait jamais vu jusque-là. En effet, Alcyonée est une radiogalaxie géante mesurant 16,3 millions d'années-lumière de long, ce qui en fait la plus grande structure connue d'origine galactique.

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[EN VIDÉO] La radioastronomie surprend des galaxies lointaines en train de donner naissance à des étoiles  Grâce à l’International Low Frequency Array (LOFAR), un large réseau de 70.000 radiotélescopes répartis sur l’Europe, les astronomes ont obtenu des images époustouflantes de la jeunesse de notre Univers. Des dizaines de milliers de galaxies capturées au moment où elles formaient des étoiles. Cette vidéo propose de survoler une partie du ciel étudié. © Jurgen de Jong, Université de Leiden 

Dans la mythologie grecque, Alcyonée était l'un des plus grands Géants, fils d'Ouranos (le Ciel) et de Gaïa (la Terre), et un des meneurs lors de la Gigantomachie, la bataille entre les Géants et les dieux olympiens pour la suprématie sur le Cosmos. C'est désormais aussi le nom d'une radiogalaxie géante nouvellement découverte à 3 milliards d'années-lumière de nous. Ce « monstre » de 16,3 millions d'années-lumière de long est la plus grande structure d'origine galactique connue à ce jour.

Une géante parmi les géantes…

Les radiogalaxies géantes sont des objets encore très mystérieux. Elles se composent d'une galaxie hôte ainsi que de jets et de lobes colossaux qui jaillissent du centre galactique. Ces jets et lobes, en interaction avec le milieu intergalactique, agissent comme un synchrotron qui accélère les électrons, lesquels émettent alors des ondes radio.

La matière du disque d'accrétion qui entoure le trou noir supermassif au centre de la galaxie ne finit pas forcément au-delà de l'horizon des événements : une petite fraction de celle-ci est « canalisée » de la région interne du disque d'accrétion vers les pôles, où elle est projetée dans l'espace sous la forme de jets de plasma ionisé à des vitesses égales à un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière. Ces jets peuvent parcourir d'énormes distances avant de se répandre en des lobes géants émetteurs d'ondes radio. La Voie lactée elle-même a de tels lobes radio. Cependant, on ne comprend pas vraiment pourquoi, dans certaines galaxies, ils atteignent des tailles gigantesques de millions d'années-lumière.

Vue conjointe radio-infrarouge d'Alcyonée. Elle superpose des images du Lofar Two-metre Sky Survey (LoTSS) DR2 à 144 MHz de deux résolutions différentes — 6′′ pour le cœur et les jets et 60′′ pour les lobes — (en orange) et des images Wide Field Infrared Survey Explorer (Wise) à 3,4 μm (en bleu). Pour mettre en évidence l'émission radio, l'émission infrarouge a été floutée à une résolution de 0,5′. © Martijn S.S.L. Oei et al., arXiv, 2022

Les exemples les plus extrêmes de ces radiogalaxies géantes pourraient être la clé pour comprendre ce qui entraîne leur croissance. L'équipe internationale menée par Martijn Oei, doctorant à l'Observatoire de Leiden (Pays-Bas), explique dans son article que, « s'il existe des caractéristiques de galaxies hôtes qui sont une cause importante de la croissance des radiogalaxies géantes, alors les hôtes des plus grandes radiogalaxies géantes sont susceptibles de les posséder. De même, s'il existe des environnements particuliers à grande échelle qui sont très propices à la croissance des radiogalaxies géantes, alors les plus grandes radiogalaxies géantes sont susceptibles d'y résider ».

Ils ont alors retraité les données collectées par le Low-Frequency Array (Lofar), supprimant les sources radio compactes susceptibles d'interférer avec les détections de lobes radio diffus et corrigeant la distorsion optique. Selon les chercheurs, les images obtenues représentent la recherche la plus sensible jamais menée pour les lobes de radiogalaxie. Ils ont alors utilisé leurs propres yeux pour localiser leur cible, Alcyonée : « Nous avons découvert ce qui est en projection la plus grande structure connue faite par une seule galaxie : une radiogalaxie géante avec une longueur propre projetée [de] 4,99 ± 0,04 mégaparsecs [16,28 ± 0,13 million d'années-lumière]. La vraie longueur propre est d'au moins 5,04 ± 0,05 mégaparsecs [16,44 ± 0,16 million d'années-lumière] ».

…mais une géante étonnamment typique

En utilisant ensuite le Sloan Digital Sky Survey, les chercheurs ont découvert que la galaxie hôte est une galaxie elliptique assez typique, intégrée dans un filament de la toile cosmique, avec une masse stellaire égale à environ 240 milliards de fois la masse du Soleil (4 à 5 fois la masse de toutes les étoiles de la Voie lactée) et un trou noir supermassif en son centre d'environ 400 millions de masses solaire (environ 100 fois la masse de Sgr A*, le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée).

« En dehors de la géométrie, Alcyonée et son hôte sont étonnamment ordinaires : la densité totale de luminosité à basse fréquence, la masse stellaire et la masse du trou noir supermassif sont toutes inférieures, bien que similaires, à celles des radiogalaxies géantes médianes. Des galaxies ou des trous noirs centraux très massifs ne sont donc pas nécessaires pour produire de grandes [radiogalaxies] géantes et, si l'état observé est représentatif de la source sur sa durée de vie, une puissance radio élevée ne l'est pas non plus ».

Il se pourrait qu'Alcyonée soit dans une région de l'espace dont la densité est inférieure à la moyenne, ce qui permettrait son expansion, ou que l'interaction avec la toile cosmique joue un rôle dans la croissance de l'objet. Quoi qu'il en soit, cependant, les chercheurs pensent qu'Alcyonée continue de grossir.

  • La plus grande galaxie jamais observée vient d'être découverte à 3 milliards d'années-lumière de la Terre.
  • Cette radiogalaxie géante, baptisée Alcyonée, mesure 16,3 millions d'années-lumière de long.
  • Cette découverte met en lumière notre mauvaise connaissance de ces colosses et ce qui entraîne leur incroyable croissance, mais pourrait fournir une voie vers une meilleure compréhension, non seulement des radiogalaxies géantes, mais aussi du milieu intergalactique.
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