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Une équipe internationale [1] vient de lever le voile sur l'origine de l'anneau de gaz géant dans le groupe de galaxies du Lion. Avec le télescope Canada-France-Hawaii, les astrophysiciens ont pu détecter une signature optique à ce nuage, qui correspond à des étoiles en formation. Cette observation permet d'affirmer que ce gaz n'est pas primordial, mais bien d'origine galactique. Grâce à des simulations numériques réalisées au CEA, les chercheurs ont ensuite proposé un scénario de formation de cet anneau. Il s'agit d'une violente collision entre deux galaxies, datant d'il y a un peu plus d'un milliard d'années. Ces travaux sont publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters.
Dans les théories actuelles de la formation des galaxies, l'accrétion de gaz froid et primordial est un processus majeur dans les premières étapes de la croissance des galaxies. Ce gaz primordial présente deux grandes caractéristiques: il n'a jamais séjourné dans les galaxies et n'a pas satisfait les conditions pour former des étoiles. Une des questions actuelles est de savoir si ce processus est encore à l'œuvre aujourd'hui dans les galaxies proches. Pour cela, les astrophysiciens font de grands relevés du ciel afin d'essayer de détecter du gaz primordial.
L'anneau du Lion: image profonde dans le domaine optique combinée
avec la distribution de gaz HI, en couleur jaune –orange.
Crédit: © CFHT/Astron – P.A. Duc.
L'anneau du Lion, un anneau géant de gaz froid, de plus de 650 000 années-lumière [2], entourant les galaxies du groupe du Lion, est un des exemples les plus spectaculaires et mystérieux de nuages de gaz intergalactiques. Depuis sa découverte dans les années 80, son origine et sa nature sont controversées... L'année passée, des travaux sur l'abondance en métaux de ce gaz laissaient à penser que cet anneau était justement constitué de ce fameux gaz primordial.
Grâce à la sensibilité de la caméra MegaCam [3], installée au foyer du télescope Canada-France-Hawaii (INSU-CNRS, CNRC, Université d'Hawaii), une équipe internationale, menée par des astrophysiciens du Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL: CNRS, Université de Lyon 1, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Observatoire de Lyon-INSU) et du laboratoire " Astrophysique, Instrumentation et Modélisation " (AIM: Université Paris Diderot, CNRS, CEA-Irfu) a obtenu pour la première fois des observations d'une contrepartie optique dans le domaine du visible des régions les plus denses de l'anneau. Or cette lumière est émise par des étoiles massives jeunes, ce qui apporte la preuve que ce gaz est en situation de former des étoiles.
Un anneau de gaz et d'étoiles entourant une galaxie fait immédiatement penser à une autre sorte d'anneaux, les anneaux dits collisionnels car formés dans la collision de deux galaxies, et dont le plus célèbre exemple est l'anneau d'étoiles dit de la Charrette. Est-ce également le cas pour l'anneau du Lion ?
Simulation numérique d'un anneau géant de gaz, montré en bleu, résultant de la collision de deux galaxies,
dont les étoiles sont montrées en blanc – jaune.
Crédit: © L. Michel-Dansac, CRAL, Observatoire de Lyon.
Pour valider cette hypothèse, les chercheurs ont ensuite utilisé des simulations numériques (réalisées sur les supercalculateurs du centre de calcul du CEA [4]) pour montrer que cet anneau était le fruit d'une collision géante entre deux galaxies du groupe se situant à plus de 38 millions d'années-lumière: lors de la collision le disque de gaz d'une des galaxies est véritablement soufflé et va ensuite former un anneau à l'extérieur de la galaxie. Grâce aux simulations numériques, les chercheurs ont également pu identifier les galaxies à l'origine de cette collision: il s'agit des galaxies NGC 3384, une des galaxies centrales du groupe et M96 une galaxie spirale massive située dans la périphérie du groupe ; et dater l'impact: il y a un peu plus d'un milliard d'années.
Ces travaux permettent donc d'affirmer que ce gaz n'est pas primordial. La chasse au gaz primordial reste ouverte.
Notes:
[1] Font partie de cette équipe:
* Léo Michel-Dansac, Eric Emsellem, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL: CNRS, Université de Lyon 1, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Observatoire de Lyon-INSU);
* Pierre-Alain Duc, Frédéric Bournaud, laboratoire "Astrophysique, Instrumentation et Modélisation (AIM: Université Paris Diderot, CNRS, CEA);
* Jean-Charles Cuillandre, Télescope Canada-France-Hawaii (INSU-CNRS, CNRC, U. Hawaii);
* Tom Oosterloo, Raffaella Morganti, Paolo Serra, ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy;
* Rodrigo Ibata, Observatoire Astronomique de Strasbourg (INSU-CNRS).
[2] C'est en fait plus de 6 fois le diamètre de notre Galaxie.
[3] La caméra MegaCam a été développée par le CEA-Irfu. Pour l'installer, le foyer primaire du télescope a été modifié en collaboration avec la Division Technique de l'INSU.
[4] CCRT: Centre de Calcul Recherche et Technologie, sur le centre CEA de Bruyères-le-Châtel (91).
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