Image d'une galaxie lointaine en collision en train de mourir, perdant sa capacité à former des étoiles

Publié par Adrien le 12/01/2021 à 09:00
Source: ESO
Les galaxies commencent à "mourir" lorsqu'elles cessent de former des étoiles, mais jusqu'à présent, les astronomes n'avaient jamais clairement entrevu le début de ce processus dans une galaxie lointaine.

Grâce à ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), dont l'Observatoire Européen Austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère...) (ESO) est partenaire, les astronomes ont vu une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) éjecter près de la moitié de son gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) nécessaire à la formation d'étoiles. Cette éjection se produit à un rythme effarant, qui équivaudrait à 10 000 fois la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) du soleil (Soleils est une association à but humanitaire implantée sur le campus de Supélec...) de gaz par an - la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) perd rapidement son combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se...) pour fabriquer de nouvelles étoiles. L'équipe pense que cet événement spectaculaire a été déclenché (Un déclenché (ou tonneau déclenché) est une figure de voltige aérienne.) par une collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) avec une autre galaxie, ce qui pourrait amener les astronomes à repenser la façon dont les galaxies cessent de donner vie (La vie est le nom donné :) à de nouvelles étoiles.


Cette vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités...) d'ID2299 montre la galaxie, fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine....) d'une collision galactique, et une partie de son gaz éjecté par une "queue de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux...)" à la suite de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...). Elle illustre les nouvelles observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) faites avec ALMA, dont l'ESO est partenaire qui ont permis de saisir les premières étapes de cette éjection, avant que le gaz n'atteigne les très grandes échelles.
Crédit: ESO/M. Kornmesser

"C'est la première fois que nous observons une galaxie massive (Le mot massif peut être employé comme :) à formation d'étoiles typique dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) lointain sur le point (Graphie) de "mourir" à cause d'une éjection massive de gaz froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.)", déclare Annagrazia Puglisi, chercheuse de l'université de Durham (L'université de Durham (en anglais : University of Durham) est une université...), au Royaume-Uni et du Commissariat à l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) atomique et aux énergies alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié...) de Saclay (CEA-Saclay), en France, auteure principale de la nouvelle étude. La galaxie, ID2299, est suffisamment éloignée pour que sa lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) mette environ 9 milliards d'années à nous atteindre ; nous la voyons quand l'Univers n'avait que 4,5 milliards d'années.

L'éjection de gaz se fait à un rythme équivalent à 10 000 soleils par an, et soustrait à ID2299 un pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une...) impressionnant de 46% de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de son gaz froid. Comme la galaxie forme également des étoiles très rapidement, des centaines de fois plus vite que notre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...), le gaz restant sera rapidement consommé, ce qui entraînera l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque...) de ID2299 dans quelques dizaines de millions d'années seulement.

Selon l'équipe, l'événement responsable de la perte spectaculaire de gaz est une collision entre deux galaxies, qui ont finalement fusionné pour former ID2299. L'indice qui a orienté les scientifiques vers ce scénario est l'association du gaz éjecté avec une "queue de marée". Les queues de marée sont des traînées allongées d'étoiles et de gaz s'étendant dans l'espace interstellaire qui résultent de la fusion de deux galaxies. Elles sont généralement trop faibles pour être visibles dans les galaxies lointaines. Cependant, l'équipe a réussi à observer cette formation relativement brillante au moment de son éjection dans l'espace et a pu l'identifier comme une queue de marée.

La plupart des astronomes pensent que les vents provoqués par la formation des étoiles et l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des trous noirs au centre des galaxies massives sont responsables des rejets dans l'espace des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) nécessaires à la formation des étoiles, mettant ainsi fin à la capacité des galaxies à créer de nouvelles étoiles. Cependant, la nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Nature Astronomy suggère que les fusions de galaxies peuvent également être responsables de l'éjection dans l'espace du combustible nécessaire à la formation d'étoiles.

"Notre étude suggère que les éjections de gaz peuvent être produites par des fusions et que les vents et les queues de marée peuvent apparaître très similaires", déclare Emanuele Daddi, co-auteur de l'étude au CEA-Saclay. Pour cette raison, certaines des équipes qui ont précédemment identifié les vents des galaxies lointaines pourraient en fait avoir observé des queues de marée éjectant du gaz de celles-ci. "Cela pourrait nous amener à revoir notre compréhension de la façon dont les galaxies "meurent"", ajoute Emanuele Daddi.

Concernant l'importance de cette découverte Annagrazia Puglisi ajoute: "J'ai été ravie de découvrir une galaxie aussi exceptionnelle ! J'étais impatiente (Impatiens (les Impatientes) est un genre regroupant 800 à 900 espèces de plantes...) d'en savoir plus sur cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) étrange car j'étais convaincue qu'il y avait là d'importants enseignements à tirer sur l'évolution des galaxies lointaines".

Cette découverte surprenante a été faite par hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon...), alors que l'équipe étudiait un sondage ( Un sondage peut désigner une technique d'exploration locale d'un milieu particulier. Un...) de galaxies réalisé avec ALMA, destiné à étudier les propriétés du gaz froid dans plus de 100 galaxies lointaines. ID2299 n'avait été observé par ALMA que pendant quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...), mais la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de cet observatoire, situé dans le nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) du Chili, a permis à l'équipe de recueillir suffisamment de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) pour détecter la galaxie et sa queue d'éjection.

"ALMA a apporté un nouvel éclairage sur les mécanismes qui peuvent mettre fin à la formation d'étoiles dans les galaxies lointaines. Le fait d'être témoin d'une perturbation aussi importante constitue une nouvelle pièce importante du puzzle complexe de l'évolution des galaxies", déclare Chiara Circosta, chercheuse à l'University College London (Royaume-Uni), qui a également contribué à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...).

À l'avenir, l'équipe pourrait utiliser ALMA pour faire des observations à plus haute résolution et plus profondes de cette galaxie, ce qui lui permettrait de mieux comprendre la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...) du gaz éjecté. Des observations effectuées avec le futur Extremely Large Telescope de l'ESO pourraient permettre à l'équipe d'explorer les connexions entre les étoiles et le gaz dans ID2299, apportant un nouvel éclairage sur l'évolution des galaxies.

Publication:
Cette recherche est présentée dans un article intitulé “A titanic (Le RMS Titanic est un paquebot transatlantique britannique de la White Star Line, construit sous...) interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4” publié dans Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).
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