La découverte du 'mini halo' indique comment l'univers primitif s'est formé

26 Juin 2025

par Université de Montréal

édité par Sadie Harley, revu par Andrew Zinin

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Des astronomes ont découvert un vaste nuage de particules énergétiques – un 'mini halo' – entourant l'un des amas de galaxies les plus lointains jamais observés, marquant une avancée majeure dans la compréhension des forces cachées qui façonnent le cosmos.

Le mini-halo est à une telle distance que la lumière met 10 milliards d'années pour atteindre la Terre, en en faisant le plus lointain jamais trouvé, doublant la distance précédemment connue de la science.

Cette découverte démontre que des amas de galaxies entiers, parmi les plus grandes structures de l'univers, ont été immergés dans des particules haute énergie pendant la majeure partie de leur existence.

Un tel mini-halo est composé de particules hautement énergétiques et chargées dans le vide entre les galaxies d'un amas, qui émettent ensemble des ondes radio détectables depuis la Terre.

Publiées dans The Astrophysical Journal Letters, les découvertes montrent que même dans l'univers primitif, les amas de galaxies étaient déjà façonnés par des processus énergétiques.

L'équipe internationale de chercheurs à l'origine de la découverte était dirigée par Julie Hlavacek-Larrondo de l'Université de Montréal et Roland Timmerman de l'Institute for Computational Cosmology de l'Université de Durham, au Royaume-Uni.

Les chercheurs ont analysé les données du radiotélescope Low Frequency Array (LOFAR), un vaste réseau de plus de 100 000 petites antennes couvrant huit pays européens.

En étudiant un amas de galaxies nommé SpARCS1049, les chercheurs ont détecté un signal radio faible et répandu. Ils ont découvert qu'il n'émanait pas de galaxies individuelles, mais d'une vaste région de l'espace remplie de particules haute énergie et de champs magnétiques.

S'étendant sur un million d'années-lumière, cette lueur diffuse est un signe révélateur d'un mini-halo, une structure que les astronomes n'avaient jusqu'à présent observée que dans l'univers proche.

« C'est comme si nous avons découvert un vaste océan cosmique, où des amas entiers de galaxies sont constamment plongés dans de hautes particules énergétiques », a déclaré Hlavacek-Larrondo.

Timmerman a ajouté : « C'est étonnant de trouver un signal radio aussi fort à cette distance. Cela signifie que ces particules énergétiques et les processus qui les créent ont façonné les amas de galaxies pendant presque toute l'histoire de l'univers. »

Il y a deux explications possibles derrière la formation du mini-halo.

L'une est qu'il y a des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies au sein d'un amas qui peuvent éjecter des faisceaux de particules haute énergie dans l'espace. Cependant, les astronomes cherchent encore à comprendre comment ces particules pourraient migrer loin du trou noir pour créer un nuage géant de particules, tout en conservant autant de leur énergie.

La deuxième explication est les collisions de particules cosmiques. C'est lorsque des particules chargées à l'intérieur du plasma chaud de l'amas de galaxies entrent en collision à des vitesses proches de la lumière, se brisant en particules hautement énergétiques qui peuvent être observées depuis la Terre.

Cette nouvelle découverte offre un rare aperçu de ce à quoi ressemblaient les amas de galaxies juste après leur formation, disent les astronomes.

Non seulement cela montre que les amas de galaxies ont été imprégnés de ces particules haute énergie pendant des milliards d'années de plus que ce qui était connu auparavant, mais cela permet également aux astronomes d'étudier d'où proviennent ces particules haute énergie.

Cela suggère que les trous noirs et/ou les collisions de particules haute énergie ont enrichi l'environnement des amas de galaxies bien plus tôt que prévu, les maintenant énergisés pendant des milliards d'années.

Avec le développement de nouveaux télescopes, tels que le Square Kilometer Array (SKA), les scientifiques pourront détecter des signaux encore plus faibles et explorer davantage le rôle des champs magnétiques, des rayons cosmiques et des processus énergétiques dans la formation de l'univers, affirment les astronomes.

« Nous en sommes encore qu'au début de la compréhension de la véritable énergie de l'univers primitif », a déclaré Hlavacek-Larrondo. « Cette découverte nous offre une nouvelle perspective sur la croissance et l'évolution des amas de galaxies, stimulées à la fois par les trous noirs et la physique des particules haute énergie. »

Plus d'informations: Un Mini-Halo Radio dans un Grand Amas de Galaxies de Noyau Froid à z = 1.709, The Astrophysical Journal Letters (2025). Sur Arxiv: doi.org/10.48550/arXiv.2506.19901

Informations sur la revue : Lettres du Journal Astrophysical , arXiv

Fourni par Université de Montréal