Phénix, l'amas galactique à la formation fiévreuse d'étoiles

Découvert et étudié récemment à l’aide du télescope du pôle Sud et du satellite Chandra, l’amas galactique SPT-CL J2344-4243 de la constellation du Phénix a surpris les astrophysiciens. Car il est non seulement le plus brillant amas de galaxies connu dans le domaine des rayons X mais également celui présentant le taux de formation stellaire le plus élevé au centre de l’amas.

Selon le grand cosmologiste Martin Rees, l’amas de galaxies découvert dernièrement à 5,7 milliards d’années-lumière de la Terre dans la constellation du Phénix « semble indiquer que nous devons réexaminer le mode de croissance des gigantesques galaxies au centre des amas ». Baptisé amas du Phénix, l’objet initialement classé sous l’appellation SPT-CL J2344-4243 est étonnant à plusieurs égards. C’est d’abord l’un des amas de galaxies les plus massifs connus et le plus brillant dans le domaine des rayons X.

Mais ce qui a stupéfié les astrophysiciens, comme ils l’expliquent dans un article publié dans Nature et disponible sur arxiv, c’est que le taux de formation d’étoiles au voisinage de la grande galaxie centrale géante que possèdent généralement les amas est le plus élevé connu pour ce genre d’astre.

De plus, le trou noir supermassif au centre de cette galaxie engloutit l’équivalent de 60 fois la masse du Soleil chaque année. Selon les chercheurs, cela ne pourrait durer encore plus d’une centaine de millions d’années. Il a déjà atteint les 20 milliards de masses solaires et si sa croissance, ainsi que celle de la galaxie l'abritant, continuait au-delà de 100 millions d'années, il dépasserait les limites connues pour les autres trous noirs géants.

Lorsque les cosmologistes ont découvert l’amas du Phénix en utilisant l’effet Sunyaev-Zel'dovich et les observations du télescope du pôle Sud, ils pensaient qu’elles allaient probablement confirmer celles déjà faites avec d’autres amas de galaxies.


Il existe entre les galaxies, dans un amas, de vastes quantités de gaz chaud qui rayonnent dans le domaine des rayons X. Ce gaz est composé de matière baryonique, il ne s’agit pas de matière noire. Cependant, la masse de ce gaz domine largement celle présente sous forme de matière normale dans les galaxies. On s’attendrait à ce que ce gaz se refroidisse lentement au cours du temps, tombant au centre des amas sous l’effet de la gravité. Il devrait alors alimenter une formation copieuse d’étoiles. Ce n’est pas ce qui était observé.

En effet, en tombant sous forme de courants au centre de l’amas, ce gaz alimente la croissance de trous noirs supermassifs qui deviennent temporairement des noyaux actifs de galaxies comme les quasars. Au final, par exemple sous forme de jets et d’éruptions, de l’énergie est injectée dans ces courants de matière en train de se refroidir. S’échauffant à nouveau, le gaz n’est pas en état de former un grand nombre d’étoiles et c’est pourquoi on observait bien un faible taux de naissances stellaires au cœur des amas de galaxies.

Visiblement, ce n’est pas ce qui se passe avec l’amas du Phénix. On observe peut-être une phase transitoire et intermittente des amas de galaxies pendants laquelle le taux de formation stellaire monte. En tout état de cause, l’étude de cet amas devrait nous donner de nouvelles informations sur l’évolution des amas de galaxies dans le cosmos observable.