Communiqué de presse

Un Amas et une Mer de Galaxies

5 mai 2010

Une nouvelle image grand champ publiée aujourd'hui par l’ESO montre plusieurs milliers de galaxies éloignées et, en particulier, un grand groupe appartenant à l’amas massif de galaxies, connu sous le nom d'Abell 315. Aussi bondé qu’il puisse apparaître, cet ensemble de galaxies représente seulement, selon le proverbe, la “partie émergée de l'iceberg “, car Abell 315 - comme la plupart des amas de galaxies - est dominé par la matière noire. La masse énorme de cet amas dévie la lumière des galaxies situées en arrière-plan, altérant légèrement leurs formes observées.

Lorsque l’on regarde le ciel à l'œil nu, on ne voit la plupart du temps que les étoiles de notre Galaxie, la Voie Lactée et quelques une de ses galaxies voisines les plus proches. Les galaxies plus éloignées sont simplement trop peu brillantes pour être perçues par l'œil humain, mais si nous pouvions les voir, elles couvriraient littéralement le ciel. Cette nouvelle image publiée par l’ESO est à la fois grand champ et longue pose : elle montre donc des milliers de galaxies recouvrant une surface dans le ciel pratiquement aussi grande que celle de la pleine Lune.

Les distances qui nous séparent de ces galaxies sont très variées. Certaines sont relativement proches et il est possible de distinguer leurs bras spiraux ou leurs halos elliptiques, en particulier dans la partie supérieure de l'image. Les plus éloignées apparaissent comme les « taches » les moins lumineuses, leur lumière ayant voyagé à travers l'univers pendant huit milliards d'années ou plus, avant d'atteindre la Terre.

En partant du centre de l'image et en prolongeant vers sa partie inférieure gauche, une concentration d’environ une centaine de galaxies jaunâtres indique un amas massif de galaxies, désigné sous le numéro 315 dans le catalogue réalisé par l'astronome américain George Abell en 1958 [1]. L’amas est situé entre les galaxies rouges et bleues peu lumineuses et la Terre, à environ deux milliards d'années-lumière. Il se situe dans la constellation de la Baleine.

Les amas de galaxies font partie des plus grandes structures de l'univers liées par la gravitation. Mais dans ces structures il y a bien plus que les nombreuses galaxies que nous pouvons voir. Dans ces structures géantes, les galaxies représentent seulement dix pour cent de la masse ; s’y ajoute du gaz chaud entre les galaxies qui représente également dix pour cent [2]. Les 80 pour cent restants sont faits d'un composant invisible et inconnu appelé matière noire (ou matière sombre) qui se trouve entre les galaxies.

La présence de la matière noire est révélée par son effet gravitationnel : l'énorme masse d'un amas de galaxies agit sur la lumière des galaxies situées derrière l’amas comme une loupe cosmique, déviant la trajectoire de la lumière et faisant de ce fait apparaître les galaxies légèrement déformées [3]. En observant et en analysant les formes tordues de ces galaxies d’arrière-plan, les astronomes peuvent déduire toute la masse de l’amas responsable de la déformation, même si cette masse est majoritairement invisible. Cependant, cet effet est habituellement minuscule et il est nécessaire de le mesurer sur un nombre important de galaxies pour obtenir des résultats significatifs : dans le cas d'Abell 315, les formes de presque 10 000 galaxies peu lumineuses de cette image ont été étudiées afin d'estimer toute la masse de l’amas, qui s'élève à plus de cent mille milliards de fois la masse de notre soleil [4].

Pour compléter la très large gamme de tailles et de distances cosmiques représentées dans cette image, une poignée d'objets - bien plus petits que les galaxies et les amas de galaxies et beaucoup plus proches de la Terre - est disséminée dans tout le champ : outre quelques étoiles appartenant à notre Galaxie, de nombreux astéroïdes sont également visibles sous forme de traînées bleues, vertes ou rouges [5]. Ces objets appartiennent à la ceinture principale d'astéroïdes, située entre les orbites de Mars et de Jupiter. Leurs dimensions varient de quelques dizaines de kilomètres, pour les plus brillants, jusqu’à quelques kilomètres dans le cas des plus faibles.

Cette image a été prise avec la caméra grand champ (Wide Field Imager - WFI) du télescope MPG / ESO de 2,2 mètres de l'Observatoire de l'ESO à La Silla au Chili. L’image est une composition de plusieurs prises de vues acquises au moyen de trois filtres différents à large bande, pour un total de près d'une heure dans le filtre B et environ une heure et demie dans les filtres V et R. Le champ est de 34 x 33 minutes d'arc.

Notes

[1] Le catalogue d'Abell de 1958 contenait 2712 amas de galaxies, auxquels se sont ajoutés 1361 amas additionnels en 1989. Abell a assemblé cette collection impressionnante par inspection visuelle des plaques photographiques du ciel, cherchant les régions où, à distance égale de la Terre, on trouvait davantage de galaxies que la moyenne.

[2] Dix pour cent de la masse des amas de galaxies se composent d'un mélange très chaud de protons et d'électrons (un plasma), avec des températures allant jusqu’à dix millions de degrés ou plus, ce qui le rend visible par les télescopes à rayons X.

[3] Les astronomes appellent ces effets de faibles distorsions des effets de « lentille gravitationnelle faible », par opposition aux effets de lentille gravitationnelle forte, caractérisés par des phénomènes spectaculaires tels que des arcs géants, des anneaux et des images multiples.

[4] Une étude de lentille gravitationnelle faible de l’amas de galaxies Abell 315 a été publiée dans un article paru dans Astronomy & Astrophysics en 2009 (“Weak lensing observations of potentially X-ray underluminous galaxy clusters”, par J. Dietrich et al.).

[5] Les traces bleues, vertes ou rouges indiquent que chaque astéroïde a été respectivement détecté par l’un des trois filtres. Chaque trace est composée de plusieurs petites sous-traces, qui reflètent les multiples séquences de prise de vues réalisées avec chacun des filtres ; la distance à l'astéroïde peut être calculée à partir de la longueur de ces sous-traces.

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