C’est le faux pas social classique. Vous êtes dans une joyeuse clique, entouré de tous vos amis – et un par un, vous les subsumez, les absorbez en vous, jusqu’à ce que vous soyez tout seul, une agglomération grotesque seule dans ce qui était autrefois un environnement surpeuplé.
Cela semble être ce qui est arrivé à une galaxie il y a 9,2 milliards d’années, ont déterminé les scientifiques. Une galaxie de l’Univers relativement ancien nommée 3C 297 est mystérieusement toute seule – même si son environnement suggère qu’elle devrait faire partie d’un amas d’au moins 100 galaxies, dont certaines devraient avoir la taille de la Voie lactée.
Le fait que 3C 297 soit tout seul suggère que quelque chose d’autre est arrivé à toutes ces autres galaxies.
“Il semble que nous ayons un amas de galaxies auquel il manque presque toutes ses galaxies”, déclare l’astronome Valentina Missaglia de l’Université de Turin en Italie. “Nous nous attendions à voir au moins une douzaine de galaxies de la taille de la Voie lactée, mais nous n’en voyons qu’une seule.”
Les données sur l’environnement entourant 3C 297 proviennent de l’observatoire à rayons X Chandra, qui étudie le rayonnement à haute énergie provenant de sources puissantes à travers le cosmos. La galaxie elle-même est une source de ce rayonnement ; il héberge un quasar, un noyau galactique actif contenant un trou noir supermassif avalant de la matière à un rythme si effréné qu’il scintille avec l’une des lumières les plus brillantes de l’Univers.
Les quasars émettent souvent des faisceaux de plasma depuis les régions polaires du trou noir supermassif en leur cœur, projetant des jets de matière dans l’espace à des vitesses proches de celle de la lumière dans le vide. Ceux-ci sont créés à partir du matériau tourbillonnant autour de l’horizon des événements du trou noir, qui est balayé et accéléré le long des lignes de champ magnétique vers les pôles et lancé dans l’espace intergalactique.
3C 297 a de tels jets, et c’est là que les choses autour de la galaxie deviennent intéressantes. Les données de Chandra et du Karl G. Jansky Very Large Array ont relevé plusieurs signes que les jets traversent un milieu intergalactique associé à un amas de galaxies, connu sous le nom de milieu intracluster.
Image composite radiographique, radio et optique de 3C 297 et de son environnement. (NASA/CXC/Univ. de Turin/V. Missaglia et al./ESA/STScI & International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NRAO/AUI/NSF)
L’un des jets est courbé d’une manière qui suggère qu’il interagit avec du gaz dans un milieu intracluster. L’autre jet a créé une source de rayons X à 140 000 années-lumière de la galaxie, suggérant qu’il a percuté du gaz, le faisant chauffer et émettre des rayons X. De plus, les données de Chandra suggèrent qu’il y a de grandes quantités de gaz chauds dans l’espace autour de 3C 297.
Ces trois caractéristiques prises ensemble suggèrent qu’il devrait y avoir d’autres galaxies gravitationnellement liées à 3C 297 en tant qu’amas en interaction.
En effet, il semble y avoir d’autres galaxies dans la même partie du ciel que la lointaine galaxie quasar. Alors Missaglia et ses collègues se sont tournés vers les données de l’observatoire optique et infrarouge Gemini à Hawaï pour une meilleure compréhension de l’espace autour de 3C 297.
Ces données ont révélé que les 19 galaxies ne sont proches que de 3C 297 en deux dimensions ; leurs distances par rapport à nous sont très différentes de celle de 3C 297, et ils n’appartiennent pas à la même région de l’espace. L’étrange galaxie quasar solitaire est en effet toute seule.
Ces indices suggèrent que 3C 297 est le résultat d’une fusion d’amas géants, ce qui en fait ce qu’on appelle un “groupe fossile” ; les restes d’un cluster réunis en un seul objet.
“Nous pensons que l’attraction gravitationnelle de la seule grande galaxie combinée aux interactions entre les galaxies était trop forte, et elles ont fusionné avec la grande galaxie”, explique l’astronome Juan Madrid de l’Université du Texas. “Pour ces galaxies, la résistance était apparemment vaine.”
Nous avons vu d’autres amas de galaxies dans le processus de ces fusions et tracé les “autoroutes” des filaments de gaz qu’ils parcourent sur leur chemin vers la coalescence. Nous avons même vu d’autres groupes de fossiles ; cependant, les autres groupes de fossiles identifiés à ce jour ont tous été repérés plus près de nous, ce qui signifie que nous les observons plus tard dans l’histoire de l’Univers.
3C 297 est le premier groupe fossile identifié par les astronomes à ce jour, ce qui signifie que ces fusions peuvent se produire beaucoup plus tôt dans la durée de vie de l’Univers qu’on ne le pensait.
Cela signifie que nous devrons peut-être repenser le déroulement des fusions complètes des amas de galaxies.
“Il peut être difficile d’expliquer comment l’Univers peut créer ce système seulement 4,6 milliards d’années après le Big Bang”, déclare l’astronome Mischa Schirmer de l’Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne. “Cela ne brise pas nos idées sur la cosmologie, mais cela commence à repousser les limites de la rapidité avec laquelle les galaxies et les amas de galaxies doivent s’être formés.”
Étant donné le grand nombre de choses que nous découvrons dans l’univers primitif et que nous pensions ne pas pouvoir être là, cependant, peut-être que 3C 297 n’est pas si excentrique.
La recherche a été publiée dans The Astrophysical Journal.
