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XMM-Newton met à nu les amas galactiques avec une précision inégalée

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Après avoir percé les secrets des amas galactiques fossiles le mois dernier, le télescope spatial XMM-Newton vient de mettre à nu la composition chimique des amas de galaxies, les structures gravitationnelles les plus étendues de l'univers. La précision inégalée de ses mesures devrait permettre aux astronomes de mieux comprendre l'origine des éléments chimiques qui peuplent le cosmos.

Le télescope spatial XMM-Newton (Crédits : ESA)
Images des amas de galaxies 2A 0335+096' (à gauche) et Sersic 159-03' (à droite ), prises par le télescope spatial XMM-Newton, qui oeuvre dans les rayons X (Crédits : ESA/XMM-Newton EPIC consortium)

Des pays étoilés

Si les amas de galaxies étaient des pays, ceux-ci s'étendraient sur des millions d'années lumière. Chacun de ces pays pourrait compter plusieurs milliers de villes - les galaxies - et héberger des centaines de milliards d'habitants - les étoiles. Mais les télescopes optiques ne nous révèlent encore que les frontières de ces pays, car des océans de gaz chauds les entourent. La masse des atomes contenus dans ces étendues gazeuses est cinq fois supérieure à celle des étoiles peuplant les amas, si bien que les instruments optiques ne discernent que la partie émergée de l'iceberg. Mais ces nuages émettent de grandes quantités de rayons X, que le télescope spatial XMM-Newton est à même de capter.

En novembre 2002 et en août 2003, XMM-Newton s'est focalisé sur les amas Sersic 159-03 et 2A 0335+096. Il a ainsi pu déterminer la composition chimique du plasma et y déceler l'abondance de neuf éléments : l'oxygène, le fer, le néon, le magnésium, le silicium, l'argon, le calcium, le nickel et le chrome. Ce dernier a particulièrement attiré l'attention des astronomes, étant donné qu'il n'avait encore jamais été découvert dans un amas de galaxies.

La démographie des amas de galaxies

L'analyse des émissions a également permis au télescope spatial de connaître la démographie en terme de supernovae de ces amas. En effet, les supernovae sont de deux types : de type Ia, elles sont dues aux explosions de naines blanches qui, après avoir consommé la matière de leur étoile compagnon, deviennent trop massives et se désintègrent, tandis que, de type II, elles sont le fruit d'étoiles en fin de vie qui s'effondrent et deviennent des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Les supernovae du premier type I produisent de grandes quantités de fer et de nickel, alors que celles de type II alimentent surtout le plasma en oxygène, néon et magnésium.

En quantifiant les éléments présents dans les deux amas, XMM-Newton a pu déterminer les proportions de supernovae des deux types. Il ressort de cette étude que 30% sont de type Ia - type naine blanche - et les 70% restant de type II. « Cette valeur se situe entre celle de notre galaxie (peuplée à hauteur de 13% par des supernovae de type Ia) et celle observée par le projet Lick Observatory Supernova Search (pour lequel 42% des supernovae observées sont de type naine blanche) » analyse Norbert Werner, de l'institut de recherche spatiale néerlandais (SRON).

Autre point : les teneurs en calcium et en nickel mesurées par le télescope spatial ne coïncident pas avec celles prévues par les modèles de supernova. Mais, comme les amas galactiques sont considérés comme des échantillons représentatifs de l'univers, nul doute qu'une meilleure connaissance de ces pays étoilés permettra d'affiner ces simulations et, à terme, de mieux comprendre comment les supernovae alimentent en éléments chimiques notre univers.

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