Une nouvelle carte en trois dimensions des amas de galaxies vient d’être publiée par une collaboration internationale impliquant une centaine de scientifiques, grâce à un sondage de deux régions du ciel couvrant chacune environ 25 degrés carrés (soit environ 200 fois la surface de la pleine Lune en tout). Ce sondage, baptisé XXL, et réalisé grâce notamment au satellite XMM-Newton de l’ESA et aux télescopes de l’ESO, a permis de localiser et d’identifier 450 amas de galaxies, ainsi que 22 000 galaxies actives1 . Astronomy & Astrophysics publie une première série de résultats de la collaboration internationale, menée par le CEA, et qui compte des chercheurs et moyens du CNRS, du CNES, d’Aix Marseille Université, et de l’Observatoire de la Côte-d’Azur.
Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l’Univers, pouvant atteindre des masses de plus de cent mille milliards de fois celle du Soleil. Le sondage XXL, réalisé de 2011 à 2013 à l’issue d’observations2 en rayons X du satellite XMM-Newton, a pour but de constituer un catalogue de plusieurs centaines d’amas de galaxies, situées jusqu’à des distances si lointaines qu’on les observe telles qu’elles étaient lorsque l’Univers avait la moitié de son âge actuel. Les chercheurs pourront ainsi reconstituer l’évolution et la répartition spatiale de ces structures, et tester différents scénarios cosmologiques.
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Les résultats présentés dans cette première série d’articles portent sur les 100 amas de galaxies les plus brillants détectés par le sondage XXL. Ils permettront une première reconstruction de la structure de l’Univers jusqu’à des distances de plus de 11 milliards d’années-lumière3 .
Ils ont révélé une densité d’amas sensiblement moins élevée que celle prévue par les modèles cosmologiques, ainsi qu’une quantité de gaz dans ces amas également plus faible qu’attendue. Un déficit similaire avait été observé pour les amas plus massifs directement détectés par le satellite Planck sur tout le ciel. Cela suggère, soit que certains paramètres décrivant la physique des amas doivent être revus, soit que le modèle cosmologique est plus complexe – ou différent – de ce qui est envisagé actuellement. L’étude de l’échantillon complet des 450 amas du projet XXL, qui sera publiée d’ici deux ans, devrait permettre de préciser cette conclusion.
Les premières analyses d’XXL ont aussi permis la découverte de cinq nouveaux « super-amas » ou « amas d’amas » de galaxies : par exemple, le super-amas XLSSC-e, dans la constellation de la Baleine, à une distance d’environ 4,5 milliards d’années-lumière, est constitué de six amas différents couvrant une région du ciel de 0,3 degré par 0,2 , ce qui, à cette distance, correspond à des dimensions de 7 x 4,5 millions d’années-lumière.
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Le super-amas XLSSC-e est composé de 6 amas (5 visibles sur l’image, marqués A-B-C-D-E). Chacun de ces amas a une masse variant de 70 000 à 410 000 milliards de masses solaires. Les cadres montrent les images de ces amas en lumière visible (CFHTLS). © Projet XXL - Articles I et VII |
Le projet XXL constitue une étape intermédiaire importante avant les prochains sondages de nouvelle génération, quiauront pour objectif de couvrir l’ensemble ou une partie significative du ciel, tels que DES (Dark Energy Survey), eROSITA (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array), LSST (Large Synoptic Survey Telescope) et EUCLID.
Site web XXL : http://irfu.cvea.fr/xxl
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1 Les galaxies actives sont celles qui possèdent un trou noir en leur centre.
2 543 observations nécessitant plus de 6 millions de secondes d’exposition, constituant ainsi le plus grand programme jamais alloué depuis le lancement de XMM-Newton en 1999. Parmi les laboratoires mobilisés par ces travaux figurent notamment le Service d’Astrophysique du CEA-Irfu et le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Aix-Marseille Université/CNRS) ainsi que le Laboratoire Lagrange (Université Côte d’Azur/CNRS)
3 Pour remonter aussi loin dans l’histoire de l’Univers, les cosmologues doivent pouvoir observer des zones très lointaines. Avec leurs instruments, ils sélectionnent donc des régions dites « vides », où se trouvent très peu de sources brillantes, afin de pouvoir ainsi accéder aux sources les plus faibles.
Références :
The XXL survey I : Scientific motivations, XMM observing plan - Follow-up observations and simulation programme – Pierre M., Pacaud F., Adami C. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey II : The bright cluster sample – Pacaud F., Clerc N., Giles, P. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey III : Luminosity-Temperature Relation of the Bright Cluster Sample – Giles P., Maughan B., Pacaud F. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey IV : Weak lensing mass – X-ray temperature scaling relation for the bright cluster sample – Lieu M., Smith G., Giles P. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey V : Detection of the Sunyaev-Zel’dovich effect of the Redshift 1.9 Galaxy Cluster XLSSU J021744.1-034536 with CARMA - Mantz A., Abdulla Z., Carlstrom J.et al. 2014, ApJ 794, 157
The XXL survey VI : The 1000 brightest X-ray point-sources – Fotopoulou S., Pacaud F., Paltani S. et al 2015 A&A in press
The XXL survey VII : A supercluster of galaxies at z=0.43 - Pompei E., Adami C., Eckert D. et al 2015 A&A in press
The XXL survey VIII : Spectroscopic MUSE and imaging CFHT view of Intra Cluster Light in a z=0.54 cluster of galaxies – Adami C., Pompei E., Sadibekova T. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey IX : 3 GHz VLA radio observations towards a supercluster at z=0.43 – Baran N., Smolcic V., Milakovic D. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey X : Weak-lensing mass - K-band luminosity relation and implication on cluster galaxies - Ziparo F., Smith G., Mulroy S. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey XI : ATCA 2 GHz continuum observations – Smolcic V., Delhaize J., Huyn M. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey XII : Optical spectroscopy of X-ray-selected clusters and evidence of AGN suppression in superclusters – Koulouridis E., Poggianti B., Altieri B. et al. 2015 A&A in press
The XXL survey XIII : The baryon content of the bright cluster sample – Eckert D., Ettori S., Coupon J. et al. 2015 A&A in press
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