Énorme et inarrêtable, une lointaine galaxie produit des étoiles à un rythme vraiment astronomique
Une gigantesque galaxie, à 12,4 milliards d’années-lumière de la Terre, forme des étoiles à 1000 fois le rythme de la Voie lactée et elle est, selon les astronomes, un monstre inarrêtable.
Appelée, avec le flair approprié, COSMOS-AzTEC-1, la galaxie appartiendrait à “une espèce” que l’on croit être les ancêtres des galaxies elliptiques massives qui parsèment l’univers.
Image d’entête : représentation artistique de la galaxie COSMOS-AzTEC-1. (Observatoire national d’astronomie du Japon)
Elle a été détectée pour la première fois en 2007 par le télescope James Clerk Maxwell à Hawaii. Mais récemment, une équipe de scientifiques dirigée par Ken-ichi Tadaki de la Japan Society for the Promotion of Science et l’Observatoire national d’astronomie du Japon a utilisé l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) au Chili pour dresser une « carte moléculaire » très détaillée du monstre.
Les résultats révèlent quelques différences très importantes entre COSMOS-AzTEC-1 et les galaxies plus récentes et moins actives. Ces dernières contiennent généralement un seul grand nuage de gaz en leur centre, à partir duquel se forment des étoiles. COSMOS-AzTEC-1 enfreint ce modèle.
Selon M. Tadaki :
Nous avons constaté qu’il y a deux gros nuages distincts à plusieurs milliers d’années-lumière du centre.
Ces deux énormes nuages ont d’autres propriétés inhabituelles qui permettent d’expliquer pourquoi la monstrueuse galaxie produit des étoiles comme jamais. Contrairement aux nuages étoilés classiques, ils sont extrêmement instables. Cela a de dramatiques effets sur l’équilibre du système.
L’ALMA a révélé la distribution des gaz moléculaires (à gauche) et des particules de poussière (à droite). En plus du nuage dense au centre, l’équipe de recherche a trouvé deux nuages denses à plusieurs milliers d’années-lumière du centre. Ils sont dynamiquement instables et on pense qu’ils sont les sites de formation intenses d’étoiles. (ALMA/ ESO/ NAOJ/ NRAOO/ Tadaki et Col.)
Dans le cas des galaxies qui ne forment des étoiles qu’à un rythme modéré, il y a un équilibre alternant entre l’attraction de la gravité vers l’intérieur et la force de pression du gaz vers l’extérieur. Lorsque la gravité devient plus forte que la force extérieure du gaz, le nuage s’effondre et des étoiles se forment. Des milliards d’années plus tard, certaines de ces étoiles meurent, explosant sous forme de supernovas et libérant des gaz, surmontant temporairement la force de gravité. Ainsi, avec le temps, une autorégulation émerge.
Tadaki et ses collègues ont découvert que les “monstrueuses” galaxies comme COSMOS-AzTEC-1 se comportent très différemment. La pression extérieure du gaz est beaucoup plus faible que la gravité et l’équilibre ne se fait jamais. Le résultat est un emballement dans la formation d’étoiles.
Une telle productivité a cependant un coût énorme. Les chercheurs calculent que le monstre se consumera complètement dans environ 100 millions d’années, soit 10 fois plus vite que les galaxies formant des étoiles.
Les nouvelles données confirment la nature instable de la galaxie, mais n’en expliquent pas encore les raisons. L’une d’entre elles, suggère Tadaki, est que COSMOS-AzTEC-1 peut être le résultat d’une collision entre deux galaxies plus anciennes. Toutefois, ajoute-t-il, la recherche de preuves appuyant cette affirmation n’est pas de si tôt.
L’étude publiée dans Nature : The gravitationally unstable gas disk of a starburst galaxy 12 billion years ago et présentée sur le site de l’Observatoire national d’astronomie du Japon : Unstoppable Monster in the Early Universe – ALMA obtains most detailed view of distant starburst galaxy.
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