Vous ne le savez peut-être pas, mais pour le moment, il y a une énorme fête rave cosmique qui se passe bien, bien au-dessus de nos têtes. Les principaux amateurs de parti sont connus comme des trous noirs supermassifs. Ces objets mystérieux peuvent avoir des masses plusieurs millions ou milliards de fois celles du soleil et sont si denses qu'ils déforment l'espace autour d'eux.
En ce qui concerne les astronomes, toutes les galaxies abritent un trou noir supermassif dans leurs centres. Dans certaines galaxies, de grandes quantités de gaz interstellaire en spirale autour du trou noir supermassif et se sont entraînés au-delà de l'horizon de l'événement et essentiellement sur le trou noir. Ce processus crée une énorme quantité de friction et d'énergie, ce qui peut provoquer la «rave» dont je parle – libérer d'énormes quantités de lumière à de nombreuses couleurs et fréquences différentes à travers le spectre électromagnétique.
Dans certains cas, le trou noir crachera même des jets de plasma, des millions d'années-lumière dans l'espace intergalactique. Le gaz plasma est si chaud qu'il s'agit essentiellement d'une soupe d'électrons se rapprochant de la vitesse de la lumière. Ces jets de plasma brillent aux fréquences radio, donc elles peuvent être vues avec un radiotélescope et sont, justement, nommées radio-galaxies. Dans un récent épisode du podcast d'astronomie The Cosmic Savannah, j'ai comparé leur apparence à deux bâtons de lueur (les jets de plasma) quittant une boule de collante (la galaxie). Les astronomes émettent l'hypothèse que les jets de plasma continuent de s'étendre à l'extérieur au fil du temps, finalement de plus en plus grand qu'ils deviennent des radio-galaxies géantes.
Des millions de radio-galaxies de taille normale sont connues de la science. Mais d'ici 2020, seulement environ 800 galaxies géantes ont été trouvées, près de 50 ans depuis qu'ils avaient été initialement découverts. Ils étaient considérés comme rares. Cependant, une nouvelle génération de radiotélescopes, y compris le meerkat d'Afrique du Sud, a renversé cette idée: au cours des cinq dernières années, environ 11 000 géants ont été découverts.
La nouvelle découverte géante de la radio-galaxie géante de Meerkat est extraordinaire. Les jets de plasma de ce géant cosmique s'étendent sur 3,3 millions d'années-lumière de bout en bout – plus de 32 fois la taille de la Voie lactée. Je suis l'un des principaux chercheurs qui ont fait la découverte. Nous l'avons surnommé Inkathazo, signifiant «trouble» dans les langues Isixhosa et Isizulu d'Afrique du Sud. C'est parce qu'il a été un peu difficile de comprendre la physique derrière ce qui se passe avec Inkathazo.
Cette découverte nous a donné une occasion unique d'étudier les radio-galaxies géantes. Les résultats remettent en question les modèles existants et suggèrent que nous ne comprenons pas encore une grande partie de la physique du plasma compliquée en jeu dans ces galaxies extrêmes.
Voici «des ennuis»
Le télescope Meerkat est situé dans la région de Karoo en Afrique du Sud, est composé de 64 plats radio et est exploité et géré par l'Observatoire sud-africain de la radio-astronomie. C'est un précurseur du tableau du kilomètre carré, qui, lorsqu'il commencera les opérations scientifiques vers 2028, le plus grand télescope du monde.
Meerkat a déjà été essentiel pour découvrir certains des trésors cachés du ciel sud depuis sa mise en service pour la première fois en 2018.
Il s'agit du troisième géant radio-galaxie que mes collaborateurs et moi avons découvert avec Meerkat dans une parcelle de ciel relativement petite près de l'équateur, autour de la taille de cinq lunes complètes, que les astronomes appellent le «champ de cosmos». Nous avons pointé du meerkat au Cosmos au cours des premiers stades des enquêtes les plus avancées de galaxies éloignées jamais menées: l'exploration extragalactique à plusieurs niveaux Gigahertz (Mightee).
L'équipe de Mightee, une collaboration d'astronomes du monde entier, et j'ai publié pour la première fois la découverte des deux autres galaxies radio géantes en Cosmos en 2021.
Nous avons repéré Inkathazo plus récemment dans mes propres observations de suivi de Cosmos, ainsi que dans l'enquête complète de Mightee.
Cependant, Inkathazo diffère de ses compagnons cosmiques de plusieurs manières. Il n'a pas les mêmes caractéristiques que de nombreuses autres galaxies radio-radio géantes. Par exemple, les jets plasmatiques ont une forme inhabituelle. Plutôt que de s'étendre directement de bout en bout, l'un des jets est plié.
De plus, Inkathazo vit au centre même d'un groupe de galaxies, plutôt que dans l'isolement relatif, ce qui devrait rendre difficile pour les jets de plasma de passer à des tailles aussi énormes. Son emplacement dans un cluster soulève des questions sur le rôle des interactions environnementales dans la formation et l'évolution de ces galaxies géantes.
Une carte d'âge spectrale de «Inkathazo». Le cyan et le vert montrent un plasma plus jeune, tandis que le violet indique un plasma plus âgé. KKL Charlton (UCT), Meerkat, HSC, Carta, Idia., CC par
Les capacités exceptionnelles de Meerkat nous aident à démêler cette énigme cosmique. Nous avons créé certaines des cartes spectrales la plus haute résolution jamais réalisées pour les radio-galaxies géantes. Ces cartes suivent l'âge du plasma dans différentes parties de la galaxie, fournissant des indices sur les processus physiques au travail.
Les résultats ont révélé des complexités intrigantes dans les jets d'Inkathazo. Certains électrons dans les jets de plasma reçoivent des augmentations d'énergie inattendues. Nous pensons que cela peut se produire lorsque les Jets entrent en collision avec du gaz chaud dans les vides entre les galaxies dans un cluster. Cela nous donne des conseils sur le type de physique du plasma qui pourrait se produire dans ces parties extrêmes de l'univers que nous n'avions pas prédits auparavant.
Un trésor
Le fait que nous ayons dévoilé trois galaxies radio géantes en pointant Me Meerkat sur une seule parcelle de ciel suggère qu'il y a probablement un énorme trésor de ces géants cosmiques qui attendent d'être découverts dans le ciel du sud. Le télescope est incroyablement puissant et il est dans un endroit parfait pour ce type de recherche, il est donc idéalement prêt à découvrir et à en savoir plus sur les radio-galaxies géantes dans les années à venir.
