Des astronomes sont témoins de la "mort" d’une galaxie
Le processus qui provoque la fin de la formation des étoiles dans les galaxies, leur passage à une phase inactive et donc leur « mort » au sens figuré est un casse-tête pour les astronomes et les astrophysiciens depuis un certain temps. De nombreux chercheurs pensent que la « mort galactique » commence par l’éjection d’une quantité massive de gaz, mais jusqu’à présent, les chercheurs n’ont pas réussi à trouver des preuves de la fuite de ce combustible pour la formation d’étoiles dans de tels volumes. Ainsi, la confirmation de la manière dont se produit cette transition vers la quintessence galactique s’est également avérée insaisissable.
Image d’entête : représentation artistique d’ID2299 montre la galaxie, produit d’une collision galactique, et une partie de son gaz éjecté par une « queue de marée » à la suite de la fusion. (ESO/ M. Kornmesser)
Récemment, une équipe internationale d’astronomes a utilisé le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), situé dans la région désertique du Chili, pour repérer une galaxie lointaine dans laquelle une éjection de gaz aussi massive est en cours.
Selon Annagrazia Puglisi, du Centre d’astronomie extragalactique de l’université de Durham (Royaume-Uni), chercheur principal de l’étude :
Grâce à l’ALMA, nous avons découvert une galaxie lointaine, ID2299, qui éjecte environ la moitié de son réservoir de gaz froid hors de la galaxie. C’est la première fois que nous avons observé une galaxie massive typique de formation d’étoiles dans l’Univers lointain sur le point de « mourir » à cause d’une éjection massive de gaz froid.
La galaxie ID2299 est si lointaine que la lumière qu’elle émet met 9 milliards d’années à atteindre la Terre, ce qui signifie que l’équipe a pu l’observer à une époque où l’univers n’avait que 4,5 milliards d’années.
Le taux d’éjection de gaz que connaît ID2299, une galaxie dont la masse est similaire à celle de la Voie lactée, équivaut à 10 000 soleils par an, ce qui représente un taux extraordinaire de 48 % de son contenu total en gaz froid. En outre, la galaxie continue à former des étoiles à un rythme rapide, des centaines de fois plus rapide que le taux de formation d’étoiles de notre propre galaxie.
Puglisi explique que l’éjection de gaz, ainsi qu’une grande quantité de formation d’étoiles dans les régions nucléaires de la galaxie, finiront par la priver du combustible nécessaire à la création de nouvelles étoiles.
Toujours selon Puglisi :
Cela mettrait fin à la formation d’étoiles dans l’objet, ce qui arrêterait effectivement le développement de la galaxie.
Les recherches de l’équipe, publiées cette semaine (lien plus bas), sont importantes car elles représentent trois « premières » pour l’astronomie. C’est la première fois qu’une galaxie typique de formation d’étoiles massives dans l’Univers lointain est observée sur le point de « mourir » à cause d’une éjection massive de gaz froid », explique M. Puglisi, qui ajoute :
Aussi, pour la première fois, nous avons pu dire que l’éjection massive de gaz pourrait être assez fréquente pour provoquer l’arrêt de la formation d’étoiles dans un grand nombre de lointaines galaxies massives. Enfin, nous avons pu étudier les propriétés physiques du gaz éjecté dans une lointaine galaxie.
Le chercheur poursuit en expliquant que ces facteurs sont importants pour la compréhension du mécanisme de déclenchement de l’éjection, à savoir la queue de marée distincte de la galaxie.
L’équipe de recherche qui a découvert ID2299 pense que celle-ci a été créée lors d’une collision entre deux galaxies et de leur éventuelle fusion. Ironiquement, ce processus semble avoir déclenché la perte rapide de gaz qui finira par la rendre inactive.
Selon le coauteur Chiara Circosta, du département de physique et d’astronomie de l’University College London et coauteure de l’étude :
ID2299 est une galaxie ayant une grande masse d’étoiles et qui forme de nouvelles étoiles à un rythme 300 fois plus rapide que notre Galaxie, résultat de la collision entre deux galaxies.
Le principal indice qui permet d’expliquer la création de ID2299 par collision est le fait que le gaz éjecté a pris la forme d’une queue de marée. Ces courants allongés d’étoiles et de gaz qui atteignent l’espace interstellaire sont souvent trop ténus pour être visibles et sont théorisés comme étant le résultat de fusions galactiques.
Toujours selon Chiara Circosta :
Les collisions entre galaxies sont des phénomènes très puissants et spectaculaires. Au cours de l’interaction, des forces de marée se développent et peuvent déclencher l’éjection de gaz par des queues de marée. Notre étude suggère que ces éjections pourraient être suffisamment fréquentes pour arrêter la formation de nouvelles étoiles dans un grand nombre de galaxies massives de l’Univers lointain.
Nos recherches montrent que ces interactions peuvent avoir un rôle important dans le cycle de vie des galaxies.
Ce qui rend les résultats de l’équipe encore plus impressionnants, c’est qu’il s’agit d’une découverte qui s’est faite principalement par hasard, parce que les queues de marée de gaz comme celle que l’équipe a observé lors de l’éjection de ID2299 sont extrêmement pâles et donc, difficiles à observer pour les astronomes. En fait, l’équipe ne cherchait pas du tout une galaxie comme ID2299.
La découverte d’ID2299 a déclenché une discussion au sein de l’équipe sur le mécanisme qui provoque l’éjection de gaz à un rythme aussi rapide. Ils ont conclu que les mécanismes alternatifs ne pouvaient tout simplement pas expliquer l’éjection de quantités aussi importantes.
Selon Puglisi :
Nous avons beaucoup discuté pour comprendre ce qui aurait pu être la cause possible de ce phénomène. Les composantes larges sont assez courantes dans les spectres des galaxies lointaines et sont généralement associées aux vents galactiques. Ni le trou noir actif, ni la forte formation stellaire hébergée dans ID2299 n’étaient assez puissants pour produire cette éjection.
Les prochaines étapes pour l’équipe sont d’utiliser ALMA pour effectuer des observations à haute résolution de ID2299 et du mouvement du gaz à l’intérieur de celle-ci afin de mieux comprendre l’éjection de gaz qui s’y produit. En regardant au-delà de cette galaxie, Puglisi dit qu’elle cherchera également des occurrences similaires dans d’autres galaxies.
Les recherches présentées par l’équipe pourraient soit renverser les théories actuelles qui suggèrent que la matière formant les étoiles est en fait éjectée par l’activité des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, soit fournir un autre mécanisme par lequel cela peut se produire. Quoi qu’il en soit, cette découverte représente une avancée significative dans notre compréhension de la façon dont les galaxies se développent.
L’étude publiée dans Nature Astronomy : A titanic interstellar medium ejection from a massivestarburst galaxy at z=1.4 et présentée sur le site de l’ALMA : ALMA captures distant colliding galaxy dying out as it loses the ability to form stars.