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Les amas de galaxies géants sont des villes de milliers d'îles stellaires, maintenues ensemble par la gravité. À l'intérieur, un gaz brûlant rayonne en rayons X. Si un amas est entré récemment en collision avec un autre, des sous-structures de galaxies et des distorsions dans le gaz apparaissent, comme des rides à la surface de l'eau après qu'on y a jeté une pierre.

Les astronomes ont pris un catalogue de centaines d'amas, établi à partir d'images optiques, et ont identifié dans chacun des groupes distincts de galaxies grâce à un algorithme astucieux. Ils ont ensuite comparé ces groupes avec les images en rayons X des mêmes amas. Résultat : 40 % des amas présentent des sous-structures notables, et dans un quart des cas, ces sous-structures regroupent plus d'un tiers de toutes les galaxies de l'amas.

Les amas avec sous-structures ont plus souvent une forme perturbée et asymétrique en rayons X. Cela est particulièrement visible pour les amas les plus massifs. De plus, pour les amas proches (jusqu'à une distance d'environ 2,5 milliards d'années-lumière), ceux qui ont subi une collision brillent davantage en rayons X que les amas calmes ayant le même nombre de galaxies. Pour les amas lointains, une telle différence est presque inexistante.

La raison tient probablement au fait que, dans les amas proches, le gaz chaud au centre est plus dense et plus froid ; après l'impact, il reste donc plus longtemps comprimé et lumineux. En outre, dans les amas proches, les sous-structures persistent plus longtemps : les champs magnétiques, telle une pellicule invisible, empêchent le gaz de se mélanger et d'effacer les traces de la collision.

Pour les amas plus petits, où les galaxies sont moins nombreuses, la forme en rayons X n'est pas toujours révélatrice d'une collision. Là, le trou noir central joue un rôle prépondérant : il éjecte de l'énergie et remodèle lui-même le nuage de gaz. Ainsi, l'image en rayons X d'un amas n'est pas qu'une simple photo, c'est l'histoire de sa vie tumultueuse.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.25770

We statistically quantified the prevalence and properties of substructure in optical galaxy clusters and directly investigated its impact on X-ray morphology and scaling relations, leveraging new data from the DECaLS Legacy Survey and the SRG/eROSITA all-sky survey. We applied the hierarchical density-based clustering algorithm HDBSCAN to the redMaPPer galaxy cluster catalog to identify and characterize substructure from the probabilistic membership assignments. We then cross-matched this sample with the eROSITA X-ray morphology catalog to correlate optical substructure with a comprehensive set of X-ray morphological parameters. Finally, we analyzed the scaling relation between X-ray luminosity and optical richness for clusters with and without substructure. Substructure is a common feature, present in approximately 40% of clusters; a quarter of the full sample exhibits a fractional contribution to richness in excess of 35%. We find a highly significant correlation between optical substructure and disturbed X-ray morphologies, a trend that is strongest for high-mass clusters. The clusters with substructure also drive a stronger redshift evolution in the scatter of the Lx-lambda relation. At low redshifts (z<0.2), they display a systematically higher X-ray luminosity at fixed richness compared to relaxed systems. We attribute the enhanced effect of mergers on X-ray properties at low redshifts to the increased density contrast of low-redshift cool cores and longer substructure survival times, which are possibly due to the suppression of disruptive mixing by effects such as magnetic draping. At lower cluster richness, a discordance between X-ray morphology and the merging state indicates a growing relative importance of active galactic nucleus feedback in governing X-ray morphology.