Les astronomes ont découvert un amas de galaxies exceptionnellement chaud et dense, SPT2349-56, qui s’est formé seulement 1,4 milliard d’années après le Big Bang. Cette découverte remet en question les modèles actuels d’évolution des amas de galaxies, suggérant que ces structures peuvent se développer beaucoup plus rapidement qu’on ne le pensait auparavant. L’amas contient plus de 30 galaxies regroupées dans un espace relativement petit – environ 500 000 années-lumière de diamètre – et possède une température inhabituellement élevée pour son âge.
Chauffage inattendu et rapide
L’anomalie clé réside dans la chaleur extrême du milieu intra-amas – le gaz chaud remplissant l’espace entre les galaxies au sein de l’amas. Les scientifiques s’attendaient à ce que ce gaz mette des milliards d’années pour atteindre les températures observées dans les amas matures, souvent des dizaines ou des centaines de millions de degrés Celsius. Cependant, le milieu intracluster de SPT2349-56 est au moins cinq fois plus chaud que prévu, ce qui indique que le processus de chauffage s’est produit beaucoup plus rapidement que prévu.
Ce réchauffement est probablement dû aux trous noirs supermassifs résidant dans les galaxies de l’amas, qui pompent de l’énergie dans leur environnement. Cette découverte implique que ces trous noirs étaient déjà très actifs et influents dans l’évolution de l’amas bien plus tôt dans l’histoire cosmique. La température de l’amas a été mesurée à l’aide de l’effet Sunyaev-Zeldovich, qui détecte l’augmentation d’énergie donnée à la chaleur résiduelle du Big Bang (rayonnement CMB) lorsqu’elle interagit avec le gaz chaud.
Un changement dans la compréhension de la formation des clusters
D’autres amas de galaxies anciens ont été découverts, tels que z660D (découvert en 2019) et A2744z7p9OD (identifié par JWST en 2023), mais ceux-ci ont été classés comme protoclusters. Les protocoles ne sont pas encore entièrement liés gravitationnellement, ce qui signifie qu’ils ne se sont pas installés dans un état stable. Les modèles actuels prédisent qu’il faudra des milliards d’années aux protoclusters pour s’effondrer et réchauffer leur milieu intracluster aux températures observées dans les amas matures. SPT2349-56 défie cette attente, suggérant que notre compréhension de la formation des clusters est incomplète.
La formation d’étoiles hyperactives alimente la croissance
Les galaxies de l’amas forment des étoiles à une vitesse étonnante – cinq mille fois plus rapide que la Voie lactée. Cette intense formation d’étoiles, associée aux trous noirs actifs et à l’atmosphère surchauffée, crée un environnement unique qui remet en question les théories existantes. La taille compacte de SPT2349-56 (à peu près la même taille que le halo de matière noire de la Voie lactée) suggère que les galaxies qu’il contient continueront à croître rapidement.
“Nous voulons comprendre comment la formation intense d’étoiles, les trous noirs actifs et cette atmosphère surchauffée interagissent, et ce que cela nous apprend sur la façon dont les amas de galaxies actuels ont été construits”, a déclaré Zhou.
Cette découverte soulève des questions cruciales sur l’interaction entre la formation d’étoiles, l’activité des trous noirs et le réchauffement rapide du milieu intra-amas dans l’univers primitif. Des recherches plus approfondies sur SPT2349-56 et des systèmes similaires pourraient réécrire notre compréhension de la façon dont les amas de galaxies se forment et évoluent.
