Les astronomes observent pour la première fois la poussière diffuse dans le milieu intra-amas de l’amas de la Vierge

Les astronomes pensent que l’évolution de la structure de l’Univers suit des lois hiérarchiques et s’attendent à ce que les galaxies se déplaçant à travers ses régions les plus denses, les amas, soient dépouillées de leur matière ordinaire, laissant la poussière flotter librement dans ces amas.

Les particules de poussière répandues dans le milieu intra-amas jouent un rôle critique dans le cycle et l’évolution de la matière de sorte qu’elles peuvent avoir un impact considérable sur la formation de structures de l’Univers à grande échelle. Toutefois, le très faible rayonnement des grains de poussière ne permettant pas de les observer directement, leur présence est généralement difficile à mettre en évidence.

Aussi, une équipe d’astronomes dirigée par Alessia Longobardi, Postdoctorante CNES au Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM, Aix-Marseille Université / CNRS / CNES), a développé une nouvelle stratégie d’observation qui leur a permis de montrer que l’amas de la Vierge contient effectivement de la poussière diffuse.

"Ce résultat montre clairement que les régions les plus denses de l’Univers contiennent des grains de poussière diffus répandus dans leur milieu intra-amas chaud", explique Alessia Longobardi, "et l’amas de la Vierge, en raison du dynamisme de sa jeunesse est un laboratoire idéal pour l’observer".

L’amas de la Vierge est la structure massive de l’Univers la plus proche de nous, avec une masse totale de plus de mille milliards de fois celle du Soleil, à une distance d’environ 50 millions d’années-lumière. Plutôt que d’essayer d’observer le rayonnement infrarouge émis par la poussière après avoir absorbé la lumière qui la traverse – beaucoup trop faible pour être observé par les télescopes actuels –  l'équipe a étudié l'effet de rougissement de la lumière des galaxies lointaines dû à son absorption par la poussière de l'amas. 

Tout comme un filtre entre nous et les sources d’émission de lumière, les grains de poussière diffusent et absorbent la lumière provenant des objets lointains et ceux-ci apparaissent ainsi comme plus sombres et plus rouges qu’ils ne le sont en réalité. L’impact sur la lumière ultraviolette est encore plus fort. C’est pourquoi le Galaxy Evolution Explorer (GALEX) a joué un rôle majeur pour l’obtention de ce résultat. GALEX est un télescope spatial de la NASA et du CNES, co-développé par les scientifiques du LAM. GALEX observe les galaxies dans la lumière ultraviolette sur une période 10 milliards d’années de l’histoire cosmique.

"Depuis le lancement du télescope spatial Herschel, nous recherchions cette poussière diffuse du milieu intra-amas, mais son faible rayonnement, combiné à la présence de poussière provenant de notre propre Voie lactée, nous a empêchés de la détecter. Ce n’est que grâce à la synergie entre les données d’Herschel et de GALEX que nous sommes finalement arrivés à cette découverte inattendue… mais tant attendue” ajoute Alessandro Boselli, Directeur de recherches CNRS au LAM, et responsable du programme GALEX Ultraviolet Virgo ClusterSurvey (GUViCS), le projet scientifique qui a observé l’amas de la Vierge avec le télescope GALEX.

L’équipe a également étudié la distribution de la poussière `a l’intérieur de l’amas par rapport aux étoiles de la Vierge, observée précédemment dans le visible. Ils en ont conclu que, lorsque les galaxies traversent les amas, elles sont dénudées de leur poussière ainsi que de leurs étoiles et de leur gaz, le tout étant transporté dans l’espace intra-amas. Une analyse minutieuse a également révélé que la poussière dans le milieu intra-amas de la Vierge a des propriétés physiques différentes de celles de la poussière dans la Voie Lactée, ouvrant ainsi un nouveau défi pour des missions futures, comme les missions Euclid et Athéna, pour caractériser les interactions poussière-gaz dans l’espace intra-amas des amas.