Source: NOAO/AURA/NSF
Avec le WIYN telescope

ARP 102 ou la Dynamique des Amas de Galaxies

Dans la nuit du 23/06/95, le NOAO (WIYN Telescope) prend la photographie de la paire de galaxies Arp 102. Cette photographie d'une qualité exceptionnelle n'aurait sans doute jamais attiré notre attention si nous n'avions pas eu en mémoire une image antérieure figurant dans le "Atlas of Peculiar galaxies" de Halton Arp. Nous nous souvenions d'un détail, c'est qu'il y a dans l'image du catalogue deux ponts de matière, alors que celle du NOAO n'en montre qu'un, celui que l'on distingue à droite, mais pas celui de gauche, qui est pourtant visible dans celle de Arp.
Nous avons d'abord, traité l'image de Arp pour voir si dans celle-ci, ce pont de matière à gauche pouvait être un artefact. Nous n'avons rien trouvé d'anormal. Cet échec est dû, en partie aux faits qu'il s'agit d'une image en noir et blanc et que la résolution est certainement insuffisante, alors que l'image du NOAO est une image en trichromie avec une résolution bien supérieure.

Source:
California Institute of Technology.
Atlas of Peculiar Galaxies.
Par Halton Arp

 Nous avons donc ensuite traité l'image du NOAO. Voici le résultat ci-dessous:

 Les deux "ponts de matière" sont parfaitement visibles. Il n'y a aucune ambiguïté. Et cela confirme ce que l'on distingue à peine dans l'image de Halton Arp.

Questions:

1. Pourquoi l'image publiée par le NOAO ne montre t'elle pas le pont de matière de gauche ?

2. Pour quelle raison technique avec des moyens dont ne disposait certainement par Arp, ce pont n'apparaît-il pas ? Nous ne pouvons pas imaginer que l'on ait fait un traitement informatique pour le faire disparaître. Et nous avons encore plus de mal à imaginer que les astronomes n'aient pas "vu" ce pont de matière.

Hypothèse :

 Nous sommes en présence de galaxies en interaction. Les ponts de matière sont le résultat des influences gravitationnelles réciproques entre les galaxies. Cette hypothèse semble très vraisemblable.

Les faits :

 Nous avons dans cette image :

1. Au centre, une galaxie spirale dont le bras à droite est fortement étiré et projeté vers l'extérieur, sous forme d'un arc de cercle. On remarque, à son extrémité une zone de choc frontale qui semble être la source d'étoiles jeunes.

2. A gauche, une galaxie elliptique, reliée à la galaxie spirale par un pont de matière rectiligne. Il est impossible, au vu de cette image seule, de dire d'où est issue cette matière, ni quelle est la nature de celle-ci. Son sens de déplacement n'est pas non plus évident.

3. Nous pouvons déjà en déduire que ces deux ponts de matière sont de natures différentes. Le fait que le pont de gauche soit rectiligne impose, compte tenu de la distance séparant les deux galaxies, de l'ordre de 500.000 al, que ces deux galaxies n'aient pas eu, l'une par rapport à l'autre, de mouvement angulaire perceptible pendant au moins cette durée.

4. Le redshift de la galaxie spirale est de 7182 km/s, Celui de la galaxie elliptique est de 7250 km/s (Source: Nigel Sharp - NOAO). Ces redshifts très semblables ne posent pas de problème particulier. Ils démontrent que ces deux galaxies sont proches l'une de l'autre.

5. Le nombre de galaxies lointaines a été considérablement multiplié par le fait du traitement effectué. Ce n'est pas anodin.

 Voici ce que dit le NOAO au sujet de Arp 102

This interesting interacting spiral/elliptical pair of galaxies was first described in the Catalogue of Peculiar Galaxies, compiled by Halton Arp in 1966. It is also pair number 508 in Igor Karachentsev's catalog of binary galaxies. The large spiral galaxy (type SABb pec) shows long blue tidal tails caused by its interaction with the southerly elliptical. In fact, this "elliptical" is much the more interesting galaxy, despite its more nondescript appearance. It is a broad line radio galaxy with an unresolved core and a sub-parsec VLBI component at 6cm. It is also an intermediate type Seyfert, meaning it has an active nucleus, and it shows a double-peaked emission line profile (separation about 5000 km/s), which is considered to be strong evidence for the presence of an accretion disk, probably around a central supermassive black hole.
In this picture we also see the presence of numerous more distant background galaxies, showing as clusters of small, diffuse red objects and scattered diffuse blue objects. These objects are very difficult to detect and require excellent conditions and superb optics.

Location: 17 18 00 +49 04 (1950.0), constellation of Hercules (just!).
Distance: approximately 320 million light years

 Traduction:

Cette intéressante paire de galaxies spirale et elliptique, a été pour la première foi décrite dans le "Catalogue of Peculiar Galaxies" réalisé par Halton Arp en 1966. On la retrouve aussi sous le n° 508 dans le catalogue des paires de galaxies d'Igor Karachentsev. La grande galaxie spirale (type SABb pec) montre de longs filaments bleus de matière provoqués par les effets de marée liés aux interactions avec la galaxie elliptique au sud. En fait la galaxie elliptique est la plus intéressante en dépit de son apparence quelconque. C'est une radio galaxie à large bande, avec un noyau non résolu et une composante VLBI à 6 cm dans une zone inférieure à un parsec. C'est aussi une galaxie de Seyfert intermédiaire, ce qui signifie qu'elle a un noyau actif. Elle montre un double pic d'émission (écart autour de 5000 km/s) ce qui est considéré comme une évidence forte en faveur de l'existence d'un disque d'accrétion, probablement autour d'un trou noir central super-massif.
Dans le fond de cette image nous remarquons aussi la présence d'un grand nombre de galaxies lointaines qui apparaissent sous forme d'amas de petits objets rouges diffus et de petits objets bleus dispersés. Ces objets sont très difficiles à détecter et nécessitent d'excellentes conditions (atmosphériques) et des optiques de très haute qualité.

Localisation: 17 18 00 +49 04 (1950.0), constellation de Hercules (exactement !).
Distance: approximativement 320 million al.

Commentaires:

 Le NOAO ne s'étend guère sur la galaxie spirale. C'est à peine s'il fait allusion aux interactions gravitationnelles entre les deux galaxies. Il met l'accent sur la galaxie elliptique. Cela est en soit assez étrange. Est-ce qu'une galaxie elliptique, même de Seyfert, même à noyau actif; est si exceptionnelle que ça ? Pourquoi ne s'interrogent-ils pas sur le système dans son ensemble, sur la paire de galaxies avec les "filaments de matière" sur les "ponts de matière" comme dit Halton Arp ?
La galaxie elliptique ne serait-elle pas "active" et "de Seyfert" parce qu'elle est dans un système interactif, en terme de gravitation et aussi en termes d'échanges de matière ?
On ne peut tout de même pas limiter Arp 102 à une seule galaxie, et isoler artificiellement la galaxie elliptique de son environnement global.
Notons aussi la vitesse de rotation excessive du "disque d'accrétion" dans la galaxie elliptique (écart de 5000 km/s, soit 2500 km/s environ). N'y aurait-il pas dans le noyau de cette galaxie un effet de lentille, lequel serait dû au gradient de densité de la matière, comme nous en avons déjà rencontré par ailleurs dans certains noyaux de galaxies (M 87, Croix d'Einstein) ?

Conclusion :

 Pour une raison inconnue, les deux galaxies sont, ou ont été, immobilisées dans l'espace depuis, ou pendant, plus de 500.000 ans. Le pont de matière rectiligne qui les unit le montre. Notons toutefois que l'axe du jet n'est pas orienté vers le centre de la galaxie elliptique. Cela pourrait signifier qu'il existe quand même un mouvement très lent, ou encore que la galaxie elliptique ait repris depuis un certain temps une certaine mobilité.

Documents : 

• Sur Internet :

1. The Merger of the Milky Way and Andromeda Galaxies (On y trouve de superbes simulations d'interactions de galaxies).

2. Dynamique des Galaxies (Françoise Combes - Observatoire de Paris).

3. Dynamics of Galaxy Interactions de Joshua E. Barnes. Très complet. Des simulations de qualité.

4. ADC Quick Reference Basic Data on Groups and Clusters of Galaxies.

• En librairie :

1. Galaxies: Interactions and Induced Star Formation - R.C. Kennicutt,Jr. F.aSchweizer & J.E. Barne Springer (disponible aussi chez amazon.com)

2. Galaxies et cosmologie - Françoise Combes, Patrick Boissé, Alain Mazure et Alain Blanchard - Disponible dans toutes les bonnes librairies

 "Quand on regarde cette image aucun niveau d'éducation universitaire avancé ne peut remplacer un bon jugement; en fait ce serait même indubitablement un obstacle."  (Halton Arp - Seeing Red)