Dans l'amas de galaxies de la Chevelure de Bérénice, à environ 320 millions d'années-lumière de nous, s'étend un nuage invisible à l'œil nu. Il brille dans le domaine radio – c'est un halo radio, un amas géant de particules chargées accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière. Les astronomes l'observent depuis longtemps, mais à la fréquence de 4,8 gigahertz, ils n'avaient jamais réussi à capter son signal : il se noyait dans les interférences des émetteurs terrestres et dans l'émission propre des galaxies lointaines.
Désormais, une équipe dirigée par Rashid Sunyaev a utilisé le radiotélescope de Sardaigne – une antenne de 64 mètres de diamètre nichée dans les montagnes de l'île. Après un nettoyage minutieux des données pour éliminer les interférences radio et la contribution des galaxies individuelles, ainsi qu'une correction pour l'effet Sunyaev-Zel'dovich (où le gaz chaud de l'amas déforme légèrement le fond diffus cosmologique), le signal est apparu avec une confiance supérieure à trois sigma. Le flux mesuré est de 61±11 millijanskys – c'est comme si, à la distance de la Lune, une ampoule de quelques milliwatts était étalée sur la surface d'une constellation entière.
En comparant ce nouveau résultat avec les données à 6,6 gigahertz, les scientifiques ont calculé un indice spectral α≈1,17 (où le flux décroît avec la fréquence comme ν^(-α)). Cela signifie qu'entre 4,8 et 6,6 GHz, l'émission s'atténue plus lentement qu'entre 1,4 et 4,8 GHz. Ce comportement ressemble à une ré-accélération turbulente des particules, mais à une condition : les électrons initiaux doivent avoir un spectre s'étendant jusqu'à des énergies très élevées. D'où viennent-ils ? Une possibilité est un apport continu provenant de l'annihilation de particules de matière noire. Si c'est le cas, le halo radio pourrait devenir un détecteur indirect de la substance invisible qui constitue un quart de l'Univers.
Ainsi, le nuage de l'amas de la Chevelure de Bérénice, autrefois considéré comme un simple bruit, se révèle être un laboratoire naturel. Il nous renseigne sur les champs magnétiques, la turbulence et, peut-être, sur la nature de la matière noire. La prochaine étape consiste à observer à des fréquences encore plus élevées pour comprendre où le spectre se brise et ce qui alimente ce halo cosmique géant.
Le halo radio de l'amas de la Chevelure de Bérénice est si vaste que la lumière met plusieurs millions d'années à le traverser d'un bout à l'autre.