À 8,58 mégaparsecs de nous, la galaxie spirale M51 enroule ses bras, tandis que le radiotélescope VLA, dans sa configuration la plus étendue, l'observe avec une résolution de 0,16×0,14 seconde d'arc. C'est comme si, depuis la Terre, on distinguait une pièce de monnaie à la surface de la Lune. Avec une telle netteté, trois galaxies proches, M51, NGC 4449 et NGC 4631, ont pour la première fois montré leurs sources radio compactes séparément du fond flou.

Les astronomes ont tamisé la lumière galactique à travers un tamis fin. L'émission diffuse aux échelles du kiloparsec, c'est le gros sable qui empêchait auparavant de distinguer les grains individuels, c'est-à-dire les objets compacts de quelques parsecs. Le tamis, c'est le faisceau synthétisé du radiotélescope après traitement dans CASA. À travers lui sont passées 115 sources, détectées automatiquement avec un seuil de 5σ. Chaque grain a été comparé au catalogue d'émission diffuse de Linden et al. (2020) et aux données de rayons X de Chandra. Le rapport médian entre le flux diffus et le flux compact est de 29,2 pour NGC 4631 et de 10,7 pour M51, ce qui signifie que la majeure partie de l'émission reste non résolue même dans la configuration la plus étendue du VLA.

Dans NGC 4631, une source auparavant classée comme région de formation d'étoiles et comme binaire X s'est révélée être un noyau actif de galaxie avec des jets d'environ 5 secondes d'arc de large. Dans M51, la source Source 65 présente un indice spectral α=2,7±0,1, ce qui indique une émission libre-libre optiquement épaisse d'une région HII compacte. Ces découvertes changent la donne : les noyaux actifs d'arrière-plan peuvent contaminer les catalogues de binaires X et de régions de formation d'étoiles, même à l'intérieur du rayon optique de la galaxie.

Ce travail compare pour la première fois de manière systématique les composantes compactes et diffuses de trois galaxies. Cela permet d'estimer la proportion réelle de classifications erronées et d'identifier des candidats à l'émission micro-onde anormale qui n'étaient pas visibles auparavant comme sources compactes. Avec la mise en service du Square Kilometre Array et du VLA de nouvelle génération, la sensibilité et la résolution augmenteront de plusieurs ordres de grandeur. Les relevés multi-longueurs d'onde à haute résolution deviendront la norme, et le tamis fin des cartes radio passera au crible des milliers de galaxies, séparant la contribution des régions HII, des restes de supernova et des noyaux actifs.