16 juillet 2003
L'Univers profond sondé par le satellite XMM-Newton
Cartographie X à grande échelle des amas de galaxies

Une équipe  du Service d'Astrophysique  du CEA-DAPNIA Saclay vient d'obtenir, dans le cadre d'un projet international réunissant des astrophysiciens européens et chiliens, la plus profonde carte  en rayons X  d'une région du ciel réalisée jusqu'à présent. Ces observations, obtenues grâce au satellite XMM-Newton de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), ont permis de découvrir de nouveaux amas de galaxies à des distances considérables, plusieurs milliards d'années-lumière. Cet ambitieux projet a pour but de déterminer  la distribution des amas de galaxies dans l'Univers lointain  et de la confronter avec les prédictions des modèles d'évolution de l'Univers.

 

A grande échelle, l'Univers n'apparait  pas comme une distribution de matière répartie de manière uniforme mais plus comme un ensemble de filaments constitués de galaxies, galaxies se rassemblant aux noeuds de ces filaments pour former des amas de galaxies. Les amas de galaxies constituent les structures ayant atteint un état d'équilibre les plus massives de notre Univers. Ils peuvent contenir des centaines, voire des milliers de galaxies, et leur masse peut atteindre cent mille à un million de milliards de fois (1014-1015) la masse du Soleil. L'étude de la formation de ces amas, une pièce importante du puzzle de la structuration de l'Univers, est à la fois l'objet de nombreux programmes d'observations et de puissantes simulations numériques.  Mais repérer dans le domaine visible des amas lointains afin de reconstituer le puzzle de leur formation pose de très sérieux problèmes d'observations du fait de l'extrême faiblesse du signal lumineux nous parvenant. Une autre technique, l'observation dans le domaine des rayons X,  est néanmoins possible. En effet, une fraction non négligeable (environ 20%) de la masse d'un amas est constituée d'un gaz chaud diffus, situé entre les galaxies. Ce gaz est chauffé, compte tenu du potentiel gravitationnel élevé, à des températures pouvant atteindre plusieurs dizaines de millions de degrés. Un gaz élevé à de telles températures est  une puissante source de rayonnement X.

La stratégie adoptée par cette  équipe internationale dans le cadre d'un programme baptisé "Sondage de la structure à grandes échelles avec XMM" (XMM Large Scale Structure Survey ou XMM-LSS) consiste donc tout d'abord à détecter  l'émission X  de ce gaz chaud et de rechercher ensuite par imagerie dans la même région du ciel les contreparties optiques. Les distances des galaxies constituant l'amas sont enfin déterminées grâce à des mesures spectroscopiques. L'imagerie est mené a bien en utilisant le télescope de 3,6 m de l'observatoire Canada-France-Hawaii (CFHT) tandis que les mesures spectroscopiques sont conduites à l'un des télescopes géants de l'observatoire européen du Very Large Telescope (VLT).

 
L'Univers profond sondé par le satellite XMM-Newton

Cette image, première image du sondage XMM-LSS, est la combinaison de 14 pointés différents effectués par le satellite XMM-Newton. La région couverte sur le ciel par cette mosaïque correspond à huit fois le diamètre apparent de la Lune. De nombreuses sources sont clairement détectées, certaines d'entre elles préalablement cataloguées (cercles blancs).

Les premiers résultats obtenus dans le cadre de ce programme ont permis d'identifier des amas de galaxies jusqu'à des distances de plus 7 milliards d'années (correspondant à un décalage vers le rouge de l'ordre de 1). Il est ainsi possible, pour la première fois, de mesurer la distribution des amas de galaxies dans l'Univers lointain et de comparer ces résultats avec les modèles d'expansion de l'Univers.

L'extraordinaire sensibilité du satellite XMM-Newton liée à la puissance des moyens d'observation au sol opérant dans le domaine visible permettent ainsi  une avancée considérable dans la compréhension de formation des amas lointains et de la structure de l'Univers.

La liste des différents laboratoires composant le consortium XMM-LSS est disponible sur XMM-LSS.

 

 Les travaux présentés ici font l'objet de plusieurs communiqués de presse:

 

 

 

Contact


Publication :

"The XMM-LSS survey I. Scientific motivations, design and first results", M. Pierre et al, 2003,Astronomy and Astrophysics, version consultable

"The XMM-LSS Survey II. First high redshift galaxy clusters: relaxed and collapsing systems", I. Valtchanov et al, 2003,Astronomy and Astrophysics, version consultable 

 


Des dossiers complémentaires sont disponibles sur le site du Service d'Astrophysique:

 

 
#1290 - Màj : 21/01/2010

 

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