Communiqué de presse

XXL à la poursuite des amas de galaxies

XXL à la poursuite des amas de galaxies

15 décembre 2015

Les télescopes de l’ESO ont permis à une équipe d’astronomes internationale d'accéder à la troisième dimension dans un sondage à grande échelle des plus grandes structures de l’Univers liées par la gravitation : les amas de galaxies. Les observations effectuées par le VLT et le NTT dans le cadre du sondage XXL viennent compléter celles réalisées par d’autres observatoires dans le monde et depuis l’espace en support à un des plus grands sondages jamais réalisés sur les amas.

Les amas de galaxies sont des assemblées massives de galaxies qui hébergent de gigantesques réservoirs de gaz – la température y est si élevée que des rayons X y sont produits. Ces structures sont utiles aux astronomes car leur construction est influencée par des composants notoirement étranges de l’Univers – la matière noire et l’énergie noire. En étudiant leurs propriétés à différentes étapes de l’histoire de l’Univers, les amas de galaxies peuvent ainsi dévoiler le côté obscur de l’Univers encore très mystérieux aujourd’hui.

L’équipe, qui regroupe plus de 100 astronomes du monde entier, a commencé l’étude de ces monstres cosmiques en 2011. Bien que la radiation de haute énergie qui permet de les localiser soit absorbée par l’atmosphère terrestre, ils peuvent être détectés depuis l’espace par des observatoires en rayons X. Ils ont donc combinés un des sondages du télescope XMM-Newton de l’ESA – l’allocation de temps la plus importante jamais accordée sur ce télescope en orbite – avec des observations de l’ESO et d’autres observatoires. Le résultat est une énorme collection de données à travers le spectre électromagnétique [1], appelée le sondage XXL.

« Le but principal du sondage XXL est de fournir un échantillon bien définis de quelques 500 amas de galaxies situés jusqu’à des distances si lointaines qu’on les observe alors que l’Univers n’avait que la moitié de son âge actuel, » explique Marguerite Pierre du CEA, à Saclay en France, chercheur responsable du sondage XXL.

Le télescope XMM Newton a photographié deux régions du ciel couvrant chacune 100 fois la surface de la pleine Lune. Le but était de découvrir un très grand nombre d’amas de galaxies inconnus jusque-là. L’équipe du sondage XXL vient de publier ses premiers résultats dans une série d’articles basés sur les 100 amas les plus lumineux découverts [2].

Des observations réalisées avec l’instrument EFOSC2 installé sur le New Technology Telescope (NTT), ainsi que d’autres effectuées avec l’instrument FORS2 installé sur le très grand télescope (VLT) de l’ESO ont également été utilisées afin d’analyser minutieusement la lumière provenant des galaxies situées dans ces amas et fournir ainsi la vision tridimensionnelle du cosmos nécessaire pour effectuer des mesures précises de la matière noire et de l’énergie noire [3].

Les astronomes espèrent que le sondage XXL va permettre d’obtenir de nombreux résultats passionnants et inattendus, mais même avec un cinquième de l’ensemble des données attendues, quelques découvertes surprenantes et importantes ont d’ores et déjà été révélées.

Un des articles présente la découverte de cinq nouveaux superamas – des amas d'amas de galaxies – s’ajoutant à ceux que l’on connait déjà comme le nôtre, le superamas Laniakea.

Un autre article présente les observations d’un amas de galaxies particulier (appelé de manière informelle XLSSC-116), situé à plus de 6 milliards d’années-lumière de la Terre [4]. Dans cet amas une lumière diffuse particulièrement lumineuse a été observée avec MUSE sur le VLT.

« C’est la première fois que nous sommes capable d’étudier de manière si détaillée la lumière diffuse dans un amas de galaxies si lointain. Cette observation illustre clairement le pouvoir de MUSE pour des études de cette importance, » explique Christophe Adami du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille en France.

L’équipe a également utilisé les données pour confirmer l’idée selon laquelle, par le passé, les amas de galaxies étaient des modèles réduits de ceux que l’on observe aujourd’hui, une découverte importante pour la compréhension théorique de l’évolution des amas au cours de la vie de l’Univers.

Le simple fait de compter les amas de galaxies dans les données XXL a également permis de confirmer un précédent résultat plutôt étonnant – il y a moins d’amas distants que ce que les prédictions le laisser supposer à partir des paramètres cosmologiques mesurés par le télescope Planck de l’ESA. Les raisons de cette divergence ne sont pas connues, toutefois, l’équipe espère trouver la clé de cette curiosité cosmologique avec l’échantillon complet des amas en 2017.

Ces quatre résultats importants ne sont qu’un avant-goût de ce qui reste à venir de cet énorme  sondage de quelques-uns des objets les plus massifs de l’Univers.

Notes

[1]Le sondage XXL a combiné des données d’archives mais aussi de nouvelles observations d’amas de galaxies couvrant une large gamme de longueurs d’onde, de 1 × 10^—4 μm (rayons X observés avec XMM) à plus de 1 mètre (observée avec le  Giant Metrewave Radio Telescope [GMRT]).

[2] Les amas de galaxies présentés dans le treizième article ont été trouvés avec un redshift compris entre z = 0.05 et z = 1.05, ce qui correspond approximativement à la période où l’Univers était âgé respectivement 13 à 5,7 milliards d’années.

[3] Sonder les amas de galaxies nécessite de connaitre précisément leur distance. Alors qu’une distance approximative (redshift photométrique) peut être mesurée en analysant la couleur de leurs galaxies à différentes longueurs d’onde, il est nécessaire d’avoir un redshift spectroscopique bien plus précis. Les redshifts spectroscopiques sont également fournis dans le cadre des sondages VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS),  VIMOS-VLT Deep Survey (VVDS) et GAMA survey.

[4] Le redshift de cet amas de galaxies a été déterminé à z=0,543

Plus d'informations

Une description du sondage et quelques-uns des premiers résultats scientifiques seront présentés dans une série d’articles publiés dans le journal Astronomy & Astrophysics du 15 décembre 2015.

Une liste complète de l’équipe XXL est disponible ici.

XXL est une équipe internationale fondée autour d’un très grand programme de XMM sondant deux champs extragalactiques de 25 degrés carrés à d’une profondeur de ~5 × 10^–15 erg cm^—2 s^—1 dans la bande [0.5—2] keV pour des sources ponctuelles. Le site web d’XXL peut être consulté ici. Les informations multi-bande et le suivi spectroscopique des sources de rayons X peuvent être obtenus à partir d’un nombre de programme de sondages résumé ici.

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel.

Liens

• Le sondage XXL
• L’article scientifique dans Astronomy & Astrophysics

Contacts

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Courriel: marguerite.pierre@cea.fr

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