Illustration d'artiste d'un jet à grande vitesse. © Nasa, ESA, Hubble, L. Calçada, ESO.
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Première image d'un jet de particules et de galaxies en collision

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Des chercheurs du Clemson University College of Science en Caroline du sud, associés à un collège international d'astronomes, ont produit la première preuve photographique d'un jet relativiste issu de deux galaxies en collision. La fusion des galaxies peut produire des jets de particules chargées qui se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.

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Des chercheurs du Clemson University College of Science en Caroline du Sud, en collaboration avec des astronomes internationaux, avaient déjà observé que des jets étaient présents dans certaines galaxies elliptiques formées par la fusion de deux galaxies spirales.

Ces mêmes scientifiques détiennent désormais la photographie d'un jet issu de deux galaxies plus jeunes en forme de spirale. L'équipe constituée principalement de Vaidehi Paliya, ancien chercheur postdoc à l'université de Clemson, désormais chercheur au Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY) en Allemagne (et auteur principal des résultats rapportés dans l'Astrophysical Journal du 7 avril 2020), du professeur agrégé Marco Ajello, du professeur Dieter Hartmann et du professeur adjoint Stefano Marchesi du département de physique et d'astronomie de la même université Clemson, a intitulé le rapport de ces travaux : « TXS 2116-077: un jet relativiste émettant des rayons gamma hébergé dans une fusion de galaxies ». 

De gauche à droite, l'ancien chercheur postdoctoral Vaidehi Paliya, Marco Ajello et Dieter Hartmann font partie de l'équipe internationale qui a signalé la première détection définitive d'un jet relativiste émergeant de deux galaxies en collision, avec Stefano Marchesi, professeur auxiliaire en astrophysique à Clemson (absent sur la photo). © Pete Martin, College of Science

Le choc des galaxies...

Le fait d'avoir choisi la collision de deux jeunes galaxies a permis aux chercheurs de voir clairement le jet en question, car moins occultant. D'habitude, un jet émet une lumière si puissante qu'elle cache les galaxies qui se trouvent derrière. Le professeur Stefano Marchesi explique que l'exercice est identique à essayer d'observer au loin un objet alors que quelqu'un projette sur vous une lampe de poche, en plein dans vos yeux. Là, les chercheurs ont pu observer et le jet et les galaxies en collision.

Les jets sont les phénomènes astrophysiques les plus puissants de l'Univers. Ils peuvent émettre plus d'énergie sous forme de rayonnement, comme des rayons X et des rayons gamma que notre Soleil n'en produira pendant toute sa vie.  

La galaxie Seyfert 1, TXS 2116-077, (vue de droite) entre en collision avec une autre galaxie en forme de spirale de masse similaire, créant un jet relativiste au centre du TXS. Les deux galaxies ont des noyaux galactiques actifs (AGN). © Courtesy Vaidehi Paliya

L'image capturée par l'équipe de Vaidehi Paliya, à l'aide du télescope infrarouge optique Subaru de 8,2 mètres, situé sur l'île d'Hawaï, est celle de deux galaxies : une galaxie Seyfert 1, connue sous le nom de TXS 2116-077, et une autre galaxie de masse similaire. Les détails obtenus sur la photo ont permis de s'apercevoir qu'elles entraient en collision pour la seconde fois. L'indice permettant cette déduction est la quantité de gaz vue sur l'image. D'autres observations avec le télescope Gran Telescopio Canarias et William Herschel sur l'île de La Palma, au large des côtes espagnoles, ainsi qu'avec le télescope spatial Chandra X-Ray Observatory de la Nasa ont été nécessaires.

En ce qui nous concerne, dans plusieurs milliards d'années, notre propre Voie lactée fusionnera avec la galaxie d'Andromède. Des simulations détaillées permettent d'envisager que cet événement conduise à la formation d'une galaxie elliptique géante. Cette collision, sous certaines conditions physiques, pourra héberger elle aussi un jet relativiste.

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