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Hubble débusque 160.000 amas globulaires au cœur d'Abell 1689

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Abell 1689 est un amas de galaxies célèbre pour ses nombreux arcs gravitationnels que l'on peut voir sur les images de Hubble. Le télescope spatial a permis de découvrir une concentration record d'amas globulaires autour du cœur d'Abell 1689 : 160.000 dans un rayon de quelques millions d'années-lumière, la concentration la plus grande connue à ce jour. Ils sont particulièrement nombreux là où l'on pense que la densité de matière noire est la plus élevée.

Hubble a été utilisé pour obtenir dans le visible des images de l'amas de galaxies Abell 1689, que l'on voit à gauche. En zoomant (image de droite), on observe des galaxies entourées de sortes de flocons de neige : il s'agit en fait d'amas globulaires. C'est le plus grand groupement d'amas de ce genre connu. Les mesures indiquent que cette densité élevée est en relation avec celle de la matière noire, qui serait elle aussi importante au cœur de cet amas. © Nasa, Esa

Ce n'est pas la première fois que Hubble observe l'amas de galaxies Abell 1689, situé dans la constellation de la Vierge à environ 2,2 milliards d'années-lumière de la Voie lactée. C'est l'un des amas les plus massifs et les plus gros détectés. Il est très célèbre en raison des multiples arcs gravitationnels qui l'entourent, en raison d'un effet de lentille gravitationnelle. L'amas lui-même agit comme une sorte de loupe et il a permis de découvrir l'une des galaxies les plus lointaines connues, A1689-zD1.

Dans le cadre du modèle cosmologique standard, bien vérifié par les observations de Planck, ces arcs indiquent qu'Abell 1689 doit contenir beaucoup de matière noire. C'est l'une des raisons qui font que cet amas est l'objet de nombreuses études. Récemment, les astrophysiciens ont essayé d'en savoir plus sur cette matière noire froide en tentant de relier sa distribution à celle des amas globulaires autour des galaxies dans Abell 1689.

Les amas globulaires, des fossiles de l'univers

Rappelons que les amas globulaires sont des amas sphéroïdaux denses d'étoiles. Leurs tailles sont comprises entre quelques dizaines et quelques centaines d'années-lumière, et ils contiennent plusieurs centaines de milliers d'étoiles souvent très anciennes. On pense qu'ils se sont formés, au moins pour 95 % d'entre eux, pendant les deux premiers milliards d'années de l'histoire de l'univers observable.

En plongeant son objectif au cœur de l'amas de galaxies Abell 1689, la Advanced Camera for Surveys du télescope Hubble a pris des images montrant des milliers d'amas globulaires âgés d'au moins 11 milliards d'années, sous forme de petits points blancs. Les grandes taches brillantes sont des galaxies de l'amas. © Nasa, Esa

Les amas globulaires sont donc en quelque sorte des fossiles de l'époque où l'univers formait des étoiles, des galaxies, et commençait à les rassembler dans les grandes structures que l'on observe aujourd'hui. On cherche notamment à comprendre l'histoire de ces structures en utilisant des simulations numériques comme celle de DEUS, et en comparant les résultats aux observations. Les ingrédients utilisés sont la matière noire et l'énergie noire, et c'est pourquoi les amas peuvent être précieux pour tenter d'y voir plus clair.

Un lien entre matière noire et naissance des amas globulaires

Comme ils l'expliquent dans un article déposé sur arxiv, les astrophysiciens ont découvert qu'il existait une relation entre le taux de formation des amas globulaires au cœur d'un amas galactique et son contenu en matière noire. On le voit en particulier avec l'amas Abell 1689 dont le cœur contient un nombre record d'amas : 160.000 dans une sphère dont le diamètre est d'environ 2,4 millions d'années-lumière. Pour mémoire, la Voie lactée possède environ 150 amas globulaires seulement.

Selon l'un des auteurs de l'article, Karla Alamo-Martínez : « Nous avons découvert une relation entre les amas globulaires et la matière noire dépendant de la distance au centre d'un amas de galaxies. En d'autres termes, si vous savez combien d'amas globulaires sont à une certaine distance, nous pouvons vous donner une estimation de la quantité de matière noire présente ».

Hubble a en effet montré que la majorité des amas globulaires dans Abell 1689 se trouvaient près de son centre. En s'éloignant de lui, on trouve de moins en moins d'amas globulaires et cela correspond bien à la diminution de la densité de matière noire indiquée par des études précédentes. Celle-ci semble donc bel et bien avoir favorisé la formation des premières étoiles et des amas globulaires.

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