Lorsqu'il est arrivé dans mon institution pour réaliser son post-doctorat, il présenta ses résultats lors d'un colloque donné à Caltech. J'ai indiqué que la plupart de ces amas étaient si pâles qu'il ne pouvait pas dire quels étaient ceux en interactions multiples et ceux qui ne l'étaient pas, et pire encore, il n'avait pas examiné les redshifts et devait assumer qu'il existait des redshift déviants parmi eux. Mais lui, et le groupe qui le soutenait ont balayé ces détails et proclamés leurs résultats comme une preuve qu'il n'existait pas de redshift anormaux ! Bien sûr, tous ceux qui ont un minimum de connaissance en cette matière savaient consciemment que les galaxies dont il parlait n'étaient pas autre chose que les célèbres amas tels ceux le Quintet de Stephan et le Sextet de Seyfert.

Plus tard, une répétition de ce travail a montré, à côté des défauts d'impression et autres erreurs, qu'il avait exagéré la prédominance de ces amas d'un facteur 10, ce qui est plutôt élevé. Et, pouvez-vous imaginer que l'on puisse confondre des amas en interactions tels ceux qui sont illustrés dans les figures 6-9 et 6-10 avec des impressions défectueuses ? Son travail n'a pas été réfuté, cependant, six ans plus tard le résultat ainsi que son auteur se sont rétractés. Certaines parmi les personnes ayant cautionner ce chercheur appartenaient au comité qui allouait le temps d'observation télescopique et ont critiqué mes travaux et précipité le refus de mon temps d'observation à Palomar".

Latham dit avoir été fasciné par l'idée qu'une mauvaise interprétation des défauts d'impression ait pu conduire à refuser à Arp son temps d'observation télescopique. Voyons comment la littérature documenta cet épisode. 

La réfutation à laquelle Arp se réfère est l'article publié par Jack Sulentic[18] en 1983. Sulentic demanda à deux assistants d'examiner les copies papier des plaques du POSS à la recherche de quartets compacts de galaxies similaires aux trois fameux amas cités plus haut présentant des redshifts anormaux. Pour un total de zones examinées semblable à celui scanné par Rose, les assistants ont identifié 42 quartets, contre 33 pour Rose. Cependant, Sulentic prétendait que 31 des 42 candidats devaient être rejetés parce qu'ils n'étaient pas équivalents au fameux trio. Les raisons de ces rejets étaient multiples (trio non isolé, trop pâles, taille discordante, galaxies, défaut d'impression, etc., comme mentionné dans la Table 3. Il réanalysa également les amas compacts candidats identifiés par Rose et conclut que seulement 9 parmi les 33 candidats étaient acceptés sans ambiguïté. Il rejeta les autres (pâleur, marginalité, plus de 3 bras spiraux, etc.)

Sulentic réduit encore le nombre de quartets similaires au fameux trio "en excluant tous les quartets qui ne sont manifestement pas en interactions dans les quartets choisi [...] cela donne un facteur 10 fois inférieur à l'estimation originale de Rose". Sulentic ne pousse pas plus loin la signification de ce qu'il entend par "manifestement en interaction".

Il n'y a dans cet article qu'une seule mention du "défaut d'impression" (print flaw) et elle est utilisée pour rejeter l'un des propres candidats d'amas de Sulentic. Il n'est fait nulle part mention de l'influence des défauts d'impression sur le travail de Rose.

Dans mon esprit conclut Latham, la plus sérieuse critique que l'on puisse faire au travail de Rose est d'avoir présumé que tous les cas de redshifts anormaux avaient été trouvés. Cette présomption est prématurée (et presque indubitablement fausse) jusqu'à ce qu'un relevé complet des redshifts de tous les membres de tous les quartets et quintets soient identifiés dans un échantillon homogène. Apparemment, ce sérieux vice dans l'argumentation a été reconnu par d'autres, notamment par un étudiant, Paul Hickson[19] qui s'est mis dans l'idée d'identifier un tel échantillonnage et d'en obtenir autant de mesure de redshifts que possible. Utilisant des critères plus complexes de compacticité et d'isolement des amas, Hickson a identifié 100 nouveaux amas sur les plaques du POSS, partagés en 64 quartets, 25 quintets et 11 amas de plus de 5 membres. Aussi précisément que l'on puisse les considérer, Sulentic et Hickson sont passablement d'accord sur les critères propres de sélection. La principale différence est que Hickson a couvert un quadrant plus étendu du ciel que Sulentic, lui permettant d'analyser un échantillonnage plus complet.  

Hickson 87 (HCG87), un amas compact de galaxies. Document NASA/ESA/HST.

Dans un article important, Hickson, Kindl et Huchra[20] rapportent l'analyse qu'ils ont effectuée sur 30 quartets et 10 quintets pour lesquelles ils disposaient de redshifts détaillés. Parmi les 30 quartets analysés, quatre contenaient un redshift anormal; sur les 10 quintets, quatre contenaient également un redshift anormal, et un autre contenait deux redshifts (presque identiques) anormaux. Cela donne un nombre plutôt élevé d'anomalies, n'est-ce pas ? Voyons comment Hickson et ses collègues ont examiné la probabilité qu'il pouvait s'agir d'alignements accidentels.

Reprenant les plaques du POSS, ils ont prudemment analysé le nombre de champs de galaxies autour de chacun des 26 quartets pour lesquels ils disposaient de données complètes sur le redshift. Ils ont enregistré les coordonnées et les diamètres de toutes les galaxies plus brillantes que le membre le plus pâle du quartet dans chacun d'eux. Ensuite, pour chaque quartet ils ont calculé 100000 simulations de Monte Carlo afin de calculer les valeurs indéterminées du modèle, considérant comme facteur déterminant l'emplacement des membres du quartet puis en laissant tombé aléatoirement un nombre approprié de galaxies du champ, dont la distribution des magnitudes s'écartait de la distribution observée. Ensuite le programme vérifiait si un quintet créé accidentellement pouvait satisfaire le critère de sélection du relevé original des amas compacts. Ils trouvèrent que dans 16% des cas ils formèrent des quintets accidentellement[21]. "Etant donné que 86.7% (26 de 30) des quartets complets présentent des redshifts concordants et que le catalogue de Hickson contient 64 quartets, le nombre estimé de quartets ayant une galaxie du champ s'élève à 0.16 x 0.867 x 64 = 8.85. Ceci représente 35.4% du nombre total (25) de quintets repris dans le catalogue. Pour les 10 quintets pour lesquels nous détenons des données complètes de vitesses (parmi lesquels quatre sont concordants), le nombre estimé d'amas ayant une galaxie du champ dont le redshift est anormal selon l'hypothèse projetée est de 3.5. Nous observons que quatre parmi les 10 amas ont un redshift discordant, ce qui est en conformité avec la prédiction".

Suivez-vous cet argument statistique ? Assez compliqué, non ? Il n'est pas étonnant que les premières estimations de probabilités n'aient pas été suffisamment complexes (ni qu'elles auraient pu l'être, puisque les échantillons n'ont pas été bien défini et les redshifts n'étaient pas disponibles). Comme Hickson et ses collègues le font remarquer, l'analyse des probabilités de Sulentic fut entachée d'imperfections parce qu'il n'a considéré que l'alignement d'une galaxie du champ dans un cercle défini par le quartet. Cependant, un certain nombre de quintets qui satisfont encore le critère de sélection d'amas original peuvent nous amener à considérer que la galaxie du champ se trouve en dehors du cercle délimité par le quartet.

Aussi que peut-on faire de tout ceci ? Visiblement, l'analyse des amas compacts de Hickson et consorts représente le meilleur article sur le sujet jamais publié jusqu'ici, étant donné qu'il a utilisé un critère de sélection bien défini pour identifier les amas et disposait d'une couverture décente des redshifts de son échantillon. Le nombre de redshifts anormaux semble s'accorder assez bien avec le nombre prédit.

Une chose encore gêne Latham. Parmi trois des quatre quartets présentant un redshift anormal, la galaxie discordante est "interne" au cercle qui délimite le quartet restant. La chance que cela se produise accidentellement est d'environ 1 sur 50, ce qui n'est pas si improbable que cela, spécialement si l'on considère le faible nombre d'amas impliqué, mais il me laisse pensif dit-il. Qu'en est-il des quintets ayant deux redshifts anormaux ? Faut-il considérer ces galaxies comme deux galaxies distantes alignées avec un trio de l'avant-plan ? Je ne dispose malheureusement pas de suffisamment d'informations pour estimer sérieusement la chance que cela se produise par le fait du hasard.

L'amas compact de Pégase

  Revenons à l'analyse du Quintet de Stephan par Arp. A la page 97 de son livre il décrit la façon dont il déduisit sa propre interprétation de l'amas.

  "Mais ensuite, j'ai réalisé que ce n'était pas les objets présentant un petit redshift qui étaient anormaux, mais ceux ayant un redshift élevé. NGC 7320 [du Quintet de Stephan], qui présente un petit redshift, est une galaxie naine assez normale dont le redshift est approximativement similaire à celui de sa voisine, la grande galaxie Sb, NGC 7331 (voir figure 6-12). Ce sont les interactions multiples, les galaxies qui présentent des redshifts élevés qui sont anormales, comme si à la même distance la galaxie Sb présentait un petit redshift comme son compagnon nain".  

NGC 7331, une belle galaxie de classe SA(s)b I-II brille à la magnitude 9.5 près de h Pegasis à ~30' au sud du Quintet de Stephan. On distingue également sur cette image que nous devons à Ray Gralak, NGC 7337, NGC 7335 et NGC 7336. Il s'agit d'un compositage LRGB exposé un total de deux heures obtenu avec un télescope RCOS de 250 mm f/7.35 équipé d'une caméra CCD SBIG ST8E monté sur une monture équatoriale Astro-Physics AP1200.

Cette idée, de considérer que les cinq membres du Quintet de Stephan sont tous situés à la même distance de nous, et que NGC 7320 est normale (sans redshift intrinsèque), et le fait que les quatre autres galaxies sont anormales, avec un redshift non lié au courant de Hubble de l'ordre de 5000 km/s, nous conduit à l'une des sections les plus frappantes de son livre, à la page 100.

"En 1971, le directeur de l'Observatoire de Padova, L.Rosino, découvrit une supernova dans le membre NGC 7319 présentant un redshift élevé. Les supernovae sont des indicateurs standards de distance, en particulier pour les grandes distances, parce que ces étoiles en explosion sont supposées devenir aussi lumineuses que toute la galaxie dans laquelle elles apparaissent. A la distance de NGC 7331/7320, on devrait normalement s'attendre à ce qu'une supernova soit aussi brillante que la grande galaxie Sb NGC 7331. C'est un point important en faveur des grandes distances qui nous séparent des membres présentant de grands redshifts. Mais je dois reconnaître que la preuve contraire est plus forte encore, et je dois conclure que les étoiles situées dans des systèmes anormalement décalés vers le rouge ne deviennent pas aussi brillantes que les galaxies à faible redshift intrinsèque".

Si nous comprenons bien ce que Arp nous propose ici, il n'existait aucune manière d'évaluer les distances relatives des galaxies en comparant les magnitudes apparentes de leurs étoiles, parce que les galaxies ayant des redshifts intrinsèques contiendraient des étoiles intrinsèquement plus pâles laissant supposer qu'elles sont plus distantes, alors qu'elles ne le seraient pas réellement. Pour Latham cette affirmation semble épouvantablement ad hoc. Et, si cela est vrai poursuit-il, je ne vois aucune manière de résoudre la polémique du décalage vers le rouge.  

Reste l'interprétation des images. Sur la figure 6-3 qui se trouve en page 86 de son livre, Arp nous présente la photographie d'une galaxie spirale cataloguée AM2006-295 qui serait en interaction avec un quasar. Arp suggère que le troisième bras en contact présumé avec le quasar serait en fait une extension du second (situé au sud) qui se serait divisé en deux parties. Chacun peut se rendre compte que cela est tout à fait possible mais il peut tout aussi bien s'agir d'une extension du premier bras (situé au nord). Bien que son éclat s'amenuise, il reste encore visible jusqu'à sa jonction avec le troisième bras. Ce qui reste troublant dans toutes les images que nous propose Arp est le fait qu'elles peuvent toutes être interprétées qualitativement et subjectivement. Cela dépend beaucoup des intentions de son auteur. Les scientifiques n'aiment pas beaucoup ce facteur de biais.

Espérons que les images du Télescope Spatial Hubble et du futur JWST (ex-NGST) nous permettront de résoudre ces énigmes.

Pour plus d'information

Quasars, Redshifts and Controversies, Interstellar Media/Cambridge University Press, H.Arp, 1987

Nature, 336, N°6196, p287 (1988), "Book Review: Quasars, redshifts and controversies"

Biographie d'Halton Arp par Denis Webb

NED SPGA Atlas

Arp's Catalog Of Peculiar Galaxies (publié en 1966)

VLT Images  - Peculiar galaxies (ESO)

On-line services at ESO (catalogues en ligne)

NED digital version of Atlas of Pecular galaxies, version PostScript, version scannée

Revue de "Seeing Red" par Thomas Van Flandern et de QuarkGrass

Apeiron (magazine)

Willman-Bell Hypersky (disquette PC)

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[18] J.Sulentic, Astrophysical Journal, 270, 1983, p417.

[19] P.Hickson, Astrophysical Journal, 255, 1982, p382.

[20] P.Hickson, M.Kindl et J.Huchra, Astrophysical Journal Letters, 329, 1988, L65.

[21] Il existe malgré tout une ou deux inconsistances logiques dans l'argumentation statistique de Hickson mais ces erreurs ne font pas beaucoup de différences dans la conclusion finale.