Relics radio dans le groupe de galaxies fusionnant PSZ2 G200.95-28.16

Dans l'immense univers, il y a des groupes de galaxies liés par la gravité, qu'on appelle des Amas de galaxies. Parfois, ces amas se percutent et fusionnent. Quand ça arrive, ça crée quelque chose de vraiment spectaculaire : des reliques radio. Ce sont d'énormes arcs brillants de vagues radio qui apparaissent sur les bords de ces amas en fusion. Pense à ça comme du graffiti cosmique laissé par les événements énergiques de l'histoire tumultueuse d'un amas de galaxies.

Aujourd'hui, on va jeter un œil à un de ces amas en fusion, appelé PSZ2 G200.95-28.16. Cet amas est un peu plus petit par rapport à ses voisins, mais il a trois reliques radio intéressantes. Notre équipe de recherche a utilisé des télescopes radio avancés pour rassembler de nouvelles données, couplées avec des observations en Rayons X, pour comprendre ce qui se passe dans cette danse cosmique.

#Qu'est-ce que les reliques radio ?

Imagine les conséquences d'un accident de voiture. Le bruit du métal qui se froisse et du verre qui vole partout est comparable aux ondes de choc produites lors d'une fusion d'amas de galaxies. Quand ces amas se percutent, ils génèrent des chocs qui accélèrent des rayons cosmiques-de minuscules particules voyageant près de la vitesse de la lumière. Quand ces particules énergisées interagissent avec les champs magnétiques présents dans l'amas, elles émettent des ondes radio, créant ainsi des reliques radio.

Les reliques radio ont une forme d'arc distincte et sont souvent polarisées, ce qui signifie que leur lumière a une direction préférée d’oscillation. Elles sont des indices importants qui aident les scientifiques à comprendre les processus énergétiques en jeu lors des fusions d'amas de galaxies.

#L'amas PSZ2 G200.95-28.16

PSZ2 G200.95-28.16 est un amas de galaxies de faible masse intrigant situé dans le cosmos. Il a été repéré pour la première fois par le satellite Planck et confirmé plus tard à l'aide de données en rayons X. Cet amas est particulièrement excitant car il contient non pas une, ni deux, mais trois reliques radio-chacune ayant une histoire cosmique unique.

On a nommé la relique la plus visible "Seahorse" à cause de sa forme distinctive. Les deux autres reliques seront appelées R2 et R3.

#Nouvelles observations

Pour en savoir plus sur PSZ2 G200.95-28.16, on a utilisé des télescopes radio avancés : le télescope Upgraded Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) et le télescope MeerKAT. On a pris des observations à différentes fréquences-400 MHz, 650 MHz et 1283 MHz. En plus, on a utilisé des données du télescope Chandra X-ray Observatory pour approfondir notre recherche.

Dans nos images, on a trouvé que les tailles des trois reliques sont de 1,53 Mpc pour Seahorse, 1,12 kpc pour R2, et 340 kpc pour R3. Les mesures de Polarisation ont révélé que toutes les trois reliques sont polarisées à 1283 MHz, fournissant plus d'infos sur leur structure.

#Les caractéristiques uniques des reliques radio

#Seahorse

Le Seahorse est la star du spectacle, se démarquant par sa morphologie unique. Il a une tête tordue, un corps avec une entaille, et une queue allongée. La brillance de cette relique suggère qu'elle est le résultat de processus énergétiques intenses, possiblement liés aux chocs de l'amas en fusion.

Fait intéressant, le Seahorse a montré des signes d'un renforcement spectral vers le centre de l'amas, ce qui laisse deviner la direction des chocs de fusion. On a estimé le nombre de Mach, une mesure de la force des chocs, à environ 2,5.

#R2

R2 est plus compliqué. Il présente deux structures : une zone diffuse brillante et un filament plus faible. En examinant R2 de près, on a noté des variations de sa brillance entre différentes bandes de fréquence, indiquant que sa vraie nature est plus complexe qu'elle n'y paraît au premier abord.

Le nombre de Mach estimé pour R2 est d'environ 3,5, ce qui montre qu'il est aussi influencé par de forts chocs.

#R3

Enfin, on a R3, qui est la plus petite des trois reliques. Elle ressemble à un arc inversé et se trouve dans la région nord-ouest de l'amas.

Bien que R3 ne soit pas aussi brillante que Seahorse ou R2, elle donne quand même des infos précieuses sur la dynamique de l'amas.

#Mesures de polarisation

Une des caractéristiques intrigantes de ces reliques radio est leur polarisation. Notre analyse a montré que les trois reliques présentent une polarisation linéaire, ce qui est une bonne nouvelle pour comprendre leurs champs magnétiques.

Le Seahorse avait une polarisation moyenne d'environ 15%, avec des vecteurs de champ électrique s'alignant le long de la structure de la relique. R2 affichait un alignement similaire, tandis que R3 avait une distribution de champ magnétique moins claire à cause de sa nature faible.

#Le rôle des rayons X

En plus de nos observations radio, on a utilisé des données en rayons X pour avoir une vue complète de l'amas en fusion. La carte de brillance de surface en rayons X a révélé deux sous-amas proéminents, qui sont des régions de chaleur et d'activité intense.

Cependant, dans un retournement, on a remarqué que les reliques radio n'étaient pas alignées perpendiculairement à l'axe de fusion prévu, un truc qu'on voit généralement dans d'autres amas. En fait, on n’a pas détecté de chocs aux endroits où se trouvent les reliques. Cette contradiction soulève des questions sur l'histoire de fusion de PSZ2 G200.95-28.16.

#Scénarios possibles et théories

Avec toutes ces infos en main, on a commencé à explorer des scénarios possibles pour expliquer les observations. Une théorie suggère que la fusion a produit à la fois des chocs axiaux et équatoriaux. Les chocs axiaux viennent de la direction de la fusion, tandis que les chocs équatoriaux s'étendent vers l'extérieur.

Étant donné les positions inhabituelles des reliques radio, on a aussi considéré la possibilité que PSZ2 G200.95-28.16 soit en train de subir une fusion hors axe, où les amas se heurtent à un angle. Cela pourrait expliquer les variations de force des chocs et les structures des reliques radio résultantes.

Une autre option est que plusieurs événements de fusion se produisent simultanément. Si c’est le cas, différents axes de fusion pourraient contribuer aux reliques radio observées, mais il faudra encore enquêter pour confirmer ça.

#L'étrange anneau radio

En enquêtant sur l'amas, on est tombés sur un anneau radio bizarre dans nos images uGMRT. Cet anneau fait environ 100 kpc de diamètre et a suscité la curiosité des scientifiques.

Il ressemble à ce qu'on appelle des Odd Radio Circles (ORCs)-des sources radio rondes mystérieuses découvertes récemment. Bien qu'on ne puisse pas dire avec certitude si c’est vraiment un ORC, sa formation implique probablement des interactions avec le milieu intracluster pendant le processus de fusion, ce qui stimule les émissions radio.

#Conclusions

PSZ2 G200.95-28.16 est un amas de galaxies de faible masse passionnant, présentant trois fascinantes reliques radio. Grâce à nos observations, on a réussi à capturer les caractéristiques uniques de Seahorse, R2, et R3 tout en posant des questions sur la dynamique de fusion de l'amas.

Le processus de fusion dans cet amas est complexe, menant à différentes émissions radio qui défient nos théories existantes. Notre travail souligne l'importance de continuer à étudier ces événements cosmiques, car ils fournissent des aperçus essentiels sur l'évolution de l'univers.

À la fin, cette étude met en lumière les interactions fascinantes qui se produisent dans le cosmos et comment les reliques radio servent de fenêtres sur ces événements spectaculaires. Qui aurait cru que l'univers pouvait avoir un tel sens du drame ?