Chandra et ALMA mesurent la vitesse du gaz dans une grappe de galaxies

Presque tous les amas de galaxies subissent des fusions. Lors de la fusion, un motif en spirale spécifique peut souvent être observé sur les images radiologiques. Une telle caractéristique en spirale est due au mouvement du gaz résiduel induit par une fusion. Il est facile d'observer un phénomène similaire à la perte de gaz dans la vie quotidienne: lorsque vous tournez un verre à vin contenant un liquide, vous verrez comment l'eau tourne en même temps que le verre. Découvrir à quelle vitesse le gaz qui circule dans les amas de galaxies a une signification astronomique profonde et présente donc un grand intérêt pour les astronomes. Un groupe de chercheurs de Taïwan et du Japon l'a maintenant mesurée à l'aide d'une nouvelle technique.

Le chercheur principal de l'étude, le Dr Shutaro Ueda de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique Academia Sinica (ASIAA), a déclaré: "Les fusions sont le facteur le plus important dans l'évolution des amas de galaxies. Il est donc crucial de mesurer la vitesse de balayage du gaz. Nous ne comprenons pas seulement l’origine du mouvement, mais également l’évolution des amas de galaxies. Cependant, notre connaissance de la vitesse du gaz ballottant est très limitée en raison de la difficulté de la mesure. Pour l’instant, seuls quelques résultats ont été rapportés. Images Chandra X-ray et ALMA, nous avons réussi à mettre au point une nouvelle technique permettant de résoudre ce casse-tête en combinant les deux images et en calculant les perturbations mineures du gaz dans un groupe de galaxies lointaines. "

Mesurer le gaz en mouvement a toujours été important pour les astronomes, car le mouvement n'est pas seulement un aspect fondamental de la physique, mais également une caractéristique importante des objets astronomiques. Le mouvement des objets astronomiques peut nous dire directement ce qui s'est passé dans les systèmes. Par conséquent, la mesure du mouvement est une étape importante vers les origines, les mécanismes dominants et la nature de l'objet astronomique.

Dans le cas des grappes de galaxies, de nombreux types de caractéristiques indiquant le mouvement du milieu intra-grappe sont trouvés. Ils sont considérés comme associés à l'évolution des amas de galaxies. Il est toutefois difficile de mesurer le mouvement du milieu intra-groupe dans les groupes de galaxies en raison de la résolution énergétique des caméras CCD à rayons X. Ainsi, la connaissance du champ de vitesse se limitait à quelques échantillons parmi des centaines d'amas de galaxies – même si un certain nombre d'observations ont été effectuées au cours des deux dernières décennies.

De plus, les mesures ont été limitées à la vitesse de ligne de visée du milieu intra-groupe, car seul l'effet Doppler sur les lignes d'émission de fer fortement ionisé peut être utilisé pour mesurer la vitesse en rayons X. Récemment, une nouvelle méthode a été proposée pour mesurer le champ de vitesse en se concentrant sur la perturbation dans les images à rayons X, mais l'étude basée sur cette méthode est limitée jusqu'à présent. Par conséquent, la mesure du mouvement du milieu intra-groupe reste l’un des sujets les plus en vogue et sa vitesse est l’une des quantités physiques les plus importantes pour comprendre la nature des groupes de galaxies.

Les auteurs de cet article ont décidé de mesurer la vitesse dans un groupe de galaxies de rayons X lumineux RX J1347.5-1145 de Chandra et ALMA. Le Dr Ueda a ajouté: "Bien sûr, nous devons utiliser l’observatoire Chandra à rayons X et ALMA, car seuls ces deux systèmes nous fournissent la résolution angulaire élevée que nécessite l’observation de groupes de galaxies lointaines. Les objets sont si minuscules dans le ciel."

Le professeur Tetsu Kitayama de l’Université de Toho, deuxième auteur de cet article, a déclaré: «Nous avons estimé la vitesse du gaz dans un amas de galaxies lointaines en combinant l’observation par rayons X et les données de l’effet Sunyaev-Zel'dovich (SZE) En résolvant l'équation d'état, nous avons finalement obtenu des preuves d'observation directes de la nature subsonique du mouvement de glissement dans un amas de galaxies situé à 4,8 milliards d'années de la Terre, ce qui signifie que le mouvement de glissement est plutôt doux et presque en équilibre de pression Nous prévoyons que de telles mesures deviendront possibles pour un grand nombre de groupes de galaxies une fois que les nouveaux récepteurs ALMA Band 1, en cours de construction sous la direction de l’ASIAA, sont terminés. "

Keiichi Umetsu, cosmologiste reconnu et chercheur à l'ASIAA, a déclaré: "Comprendre l'état physique des amas de galaxies et leur niveau d'équilibre est essentiel non seulement pour la physique des amas de galaxies, mais également pour les études de cosmologie, Ce sont les objets les plus massifs qui se soient formés dans l’univers. Cette étude offre une nouvelle fenêtre sur le champ de vitesse du gaz dans les amas de galaxies. La nouvelle technique mise au point par l’équipe permet d’ajouter une nouvelle dimension de les astronomes à explorer la nature et l'évolution des amas de galaxies. "

Explorer plus loin:
Image: Rayonnement X à partir d'un amas massif de galaxies

Plus d'information:
Shutaro Ueda et al. Un cœur froid dérangé: preuves d'observation de la coexistence de gaz de captage subsoniques et de gaz chauffé par choc sous tension autour du cœur du RX J1347.5–1145, Le journal astrophysique (2018). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aadd9d

Pré-impression: arxiv.org/abs/1808.09232