Des scientifiques ont directement observé du gaz intraclustérien chaud dans le protoamas SPT2349-56 à un décalage vers le rouge de 4,3, une découverte qui remet en question les modèles théoriques existants de la formation des amas de galaxies. En utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), des chercheurs ont détecté l'effet Sunyaev-Zeldovich (SZ) thermique, une signature de gaz chaud, au sein de cet amas précoce de galaxies.

L'observation, détaillée dans une récente publication de Nature, révèle une énergie thermique d'environ 10^61 erg dans le cœur de SPT2349-56. Ce niveau d'énergie est environ dix fois supérieur à ce que les forces gravitationnelles seules devraient produire. Selon l'étude, cela suggère que des mécanismes de chauffage importants étaient à l'œuvre très tôt dans l'assemblage de l'amas, surchauffant potentiellement le milieu intraclustérien (ICM) avant qu'il ne soit complètement formé.

Le milieu intraclustérien, composé de gaz chaud (10^7 K), contient la plupart des baryons, ou matière ordinaire, au sein des amas de galaxies. Des simulations cosmologiques avaient précédemment suggéré que la masse et la température de l'ICM devraient diminuer à des époques plus reculées de l'univers, car le gaz est encore en train de s'assembler et de se réchauffer. Avant cette découverte, les détections fiables d'ICM chaud étaient limitées aux systèmes situés à un décalage vers le rouge de 2 ou plus, ce qui laissait une incertitude quant au calendrier et aux mécanismes de l'assemblage de l'ICM.

SPT2349-56, situé à un décalage vers le rouge de 4,3, abrite un réservoir important de gaz moléculaire et trois noyaux galactiques actifs (AGN) radio-bruyants dans une région couvrant environ 100 kiloparsecs. Ces caractéristiques en font un environnement unique pour étudier la formation précoce des amas. La détection de l'effet SZ dans ce protoamas fournit une preuve directe qu'un chauffage important peut se produire beaucoup plus tôt que prévu.

L'effet Sunyaev-Zeldovich est un phénomène où les photons du fond diffus cosmologique (CMB) sont diffusés par les électrons chauds de l'ICM, ce qui entraîne une distorsion du spectre du CMB. En mesurant cette distorsion, les scientifiques peuvent déduire la température et la densité du gaz chaud.

"Cette découverte fournit des informations cruciales sur les premières étapes de la formation des amas de galaxies", a déclaré l'un des principaux chercheurs du projet. "Elle suggère que les modèles théoriques actuels pourraient devoir être révisés pour tenir compte du chauffage rapide observé dans ce système."

Les résultats ont des implications sur notre compréhension de la façon dont les galaxies et les structures à grande échelle se sont formées dans l'univers primitif. La présence d'un ICM aussi chaud à cette époque précoce suggère que les processus de rétroaction, tels que ceux provenant des AGN, ont peut-être joué un rôle plus important dans la régulation de la croissance des galaxies et des amas qu'on ne le pensait auparavant.

Les recherches futures se concentreront sur l'étude d'autres protoamas à décalage vers le rouge élevé afin de déterminer si le chauffage rapide observé dans SPT2349-56 est un phénomène courant ou une valeur aberrante. D'autres observations avec ALMA et d'autres télescopes sont prévues pour sonder les propriétés de l'ICM et le rôle des AGN dans le chauffage du gaz. Ces études aideront à affiner notre compréhension des processus complexes qui ont façonné l'univers que nous observons aujourd'hui.