Publication scientifique


ALMA observe une galaxie lointaine en train de mourir

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 (ESO) est partenaire, les astronomes - dont un chercheur du CRAL - ont vu une galaxie éjecter près de la moitié de son gaz nécessaire à la formation d'étoiles. Cette éjection se produit à un rythme effarant, qui équivaudrait à 10 000 fois la masse du soleil de gaz par an - la galaxie perd rapidement son combustible pour fabriquer de nouvelles étoiles. L'équipe pense que cet événement spectaculaire a été déclenché par une collision avec une autre galaxie, ce qui pourrait amener les astronomes à repenser la façon dont les galaxies cessent de donner vie à de nouvelles étoiles.

« C'est la première fois que nous observons une galaxie massive à formation d'étoiles typique dans l'Univers lointain sur le point de « mourir » à cause d’une éjection massive de gaz froid », déclare Annagrazia Puglisi, chercheuse de l'université de Durham, au Royaume-Uni et du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives de Saclay (CEA-Saclay), en France, auteure principale de la nouvelle étude. La galaxie, ID2299, est suffisamment éloignée pour que sa lumière 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 impressionnant de 46% de l'ensemble de son gaz froid. Comme la galaxie forme également des étoiles très rapidement, des centaines de fois plus vite que notre Voie lactée, le gaz restant sera rapidement consommé, ce qui entraînera l'extinction 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 des trous noirs au centre des galaxies massives sont responsables des rejets dans l'espace des matériaux 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 d'en savoir plus sur cet objet 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, alors que l'équipe étudiait un sondage 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, mais la puissance de cet observatoire, situé dans le nord du Chili, a permis à l'équipe de recueillir suffisamment de données 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.

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 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.

Communiqué de presse diffusé par l'Observatoire Européen Austral


Source  

A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at redshift 1.4. Annagrazia Puglisi, Emanuele Daddi, Marcella Brusa, Frederic Bournaud, Jeremy Fensch, Daizhong Liu, Ivan Delvecchio, Antonello Calabrò, Chiara Circosta, Francesco Valentino, Michele Perna, Shuowen Jin, Andrea Enia, Chiara Mancini & Giulia Rodighiero. Nature Astronomy, 2021.



Centre de recherche d'astrophysique de Lyon (CRAL - Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS/ENS Lyon). Voir le site Web
Publié le 12 janvier 2021