Des scientifiques découvrent des galaxies entrant en collision à des millions de kilomètres par heure

Un événement cosmique d’une ampleur exceptionnelle se déroule à 290 millions d’années-lumière de la Terre. Quatre galaxies sont en interaction étroite, leur région remplie des débris de collisions passées. Cette activité dégage une énergie si considérable qu’elle illumine l’espace entre elles d’un front de choc aux rayons X.

Ce groupe, connu sous le nom de Quintette de Stephan (bien qu’il ne comporte en réalité que quatre galaxies en interaction), fait l’objet de nouvelles observations qui révèlent les détails de son activité en cours. L’une des quatre galaxies perturbe le groupe en le traversant à la vitesse vertigineuse de 3,2 millions de kilomètres par heure.

Ces découvertes aideront les scientifiques à comprendre comment les galaxies géantes interagissent, se heurtent et fusionnent pour former des galaxies encore plus grandes, attirées les unes par les autres par la gravité à travers les abîmes de l’espace-temps.

Un choc galactique

« Depuis sa découverte en 1877, le Quintette de Stephan a fasciné les astronomes car il représente un carrefour galactique où les collisions passées entre galaxies ont laissé derrière elles un champ complexe de débris », explique l’astrophysicienne Marina Arnaudova de l’Université de Hertfordshire au Royaume-Uni. « L’activité dynamique dans ce groupe de galaxies a été relancée par une galaxie qui le traverse à une vitesse incroyable de plus de 2 millions de miles par heure (3,2 millions de km/h), entraînant un choc extrêmement puissant, semblable à un bang supersonique d’un avion de chasse. »

Les nouvelles observations, réalisées avec le spectrographe à grand champ WEAVE du William Herschel Telescope en Espagne, ont révélé de nouveaux détails dans ce gaz choqué. Ce sont les premiers résultats publiés pour l’instrument. Elles montrent la galaxie nommée NGC 7318b percutant le gaz, créant un front de choc plus grand que la Voie lactée alors qu’elle le traverse à toute vitesse. Et l’analyse de l’équipe révèle, pour la première fois, que le gaz derrière le front de choc a une double nature.

« Lorsque le choc traverse des poches de gaz froid, il se déplace à des vitesses hypersoniques – plusieurs fois la vitesse du son dans le milieu intergalactique du Quintette de Stephan – suffisamment puissantes pour arracher des électrons aux atomes, laissant derrière lui une traînée de gaz chargé brillant, comme on le voit avec WEAVE », explique Arnaudova.

Cependant, lorsque le choc traverse du gaz chaud, il s’affaiblit, comprime le gaz et brille dans une émission basse fréquence détectée par des radiotélescopes comme le réseau LOFAR.

Ensemble, les résultats révèlent que la collision crée une cascade d’énergie qui affecte toutes les phases du gaz dans le nuage. Les observations LOFAR datent la population de particules énergétiques à environ 11 millions d’années, ce qui est cohérent avec le temps de traversée de NGC 7318b.

Le Quintette de Stephan est un groupe qui suscite un vif intérêt chez les scientifiques. Une interaction aussi complexe, si proche de la Terre, est rare et a été étudiée avec avidité. Étant donné que des galaxies comme la Voie lactée sont censées croître en entrant en collision et en subsumant d’autres galaxies, chaque nouvelle information est précieuse.

Les résultats de l’équipe démontrent que ces nouveaux détails peuvent être cachés juste hors de vue, attendant le bon instrument pour les découvrir.

« C’est fantastique de voir le niveau de détail révélé ici par WEAVE », déclare l’astrophysicien Gavin Dalton de l’Université d’Oxford au Royaume-Uni. « En plus des détails du choc et de la collision en cours que nous voyons dans le Quintette de Stephan, ces observations offrent une perspective remarquable sur ce qui peut se passer dans la formation et l’évolution des galaxies faibles à peine résolues que nous voyons aux limites de nos capacités actuelles. »