Simulation de l'AIP élucide la persistance des reliques radio cosmiques

Une publication scientifique de fin 2025 apporte une clarification fondamentale concernant l'existence des reliques radio fantomatiques observées dans l'Univers. Ces structures, qui se présentent sous la forme d'arcs gigantesques s'étendant sur des millions d'années-lumière, sont générées par des ondes de choc issues de la collision de vastes amas de galaxies, un processus qui accélère les électrons à des vitesses proches de celle de la lumière. Le mystère de leur persistance, théoriquement improbable, préoccupait l'astrophysique depuis des décennies, les observations antérieures issues d'instruments comme l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et le XMM-Newton de l'ESA ayant mis en évidence des incohérences notables.

L'équipe de recherche à l'origine de cette avancée est basée à l'Institut Leibniz d'Astrophysique de Potsdam (AIP) en Allemagne, une institution dont les travaux couvrent l'étude du Soleil jusqu'à l'évolution du cosmos. Les résultats de leurs travaux ont été acceptés pour publication dans la revue spécialisée Astronomy & Astrophysics en novembre 2025. Le Dr Joseph Whittingham, chercheur postdoctoral à l'AIP et auteur principal de l'étude, a indiqué que la clé du succès résidait dans l'adoption d'une approche multi-échelle pour modéliser ces phénomènes extrêmes. Les chercheurs ont eu recours à des simulations cosmologiques d'une haute résolution pour reconstruire la genèse et le développement des reliques, modélisant la fusion de deux amas de galaxies simulés, l'un étant environ 2,5 fois plus massif que l'autre, sur des milliards d'années.

Cette modélisation a permis de résoudre une incohérence majeure concernant la force des champs magnétiques, qui apparaissaient anormalement élevés par rapport aux prédictions théoriques. L'AIP conclut que ces champs magnétiques intenses résultent de l'interaction de l'onde de choc principale avec des ondes de choc secondaires plus petites, un phénomène qui engendre une turbulence comprimant les lignes de champ magnétique jusqu'à atteindre les intensités observées. Cette amplification des champs magnétiques est un point crucial pour la production des émissions radio.

De surcroît, l'étude apporte une explication à la divergence entre les mesures d'émission radio et les données en rayons X. Les observations radio semblaient indiquer des ondes de choc trop puissantes, tandis que les mesures en rayons X suggéraient qu'elles étaient trop faibles pour accélérer les électrons. La simulation démontre que les fronts de choc ne sont pas uniformes: des zones localisées et particulièrement intenses amplifient efficacement les électrons et dominent le signal radio, alors que les télescopes à rayons X mesurent une moyenne globale incluant les régions plus faibles. Ces régions lumineuses compactes sont donc responsables de l'essentiel de l'émission radio détectée, ce qui réconcilie les données apparemment contradictoires.

Ce travail représente une avancée théorique significative, utilisant des simulations de pointe pour dépasser les limites observationnelles antérieures. L'étude, en réussissant à harmoniser les données magnétiques, radio et X, offre désormais une base solide pour l'étude de ces structures cosmiques énigmatiques.