Les scientifiques pensaient autrefois que les galaxies post-étoiles dispersaient tout leur gaz et leur poussière – le carburant nécessaire à la création de nouvelles étoiles – dans de violentes explosions d’énergie et à une vitesse extraordinaire.
Une équipe dirigée par Adam Smercina, chercheur postdoctoral à l’Université de Washington, rapporte que ces galaxies ne dispersent pas tout leur carburant de formation d’étoiles. Au lieu de cela, les données de la société basée au Chili Atacama Large Millimeter/submillimeter Arrayou ALMA, révèle un processus plus complexe à l’œuvre.
Après leur fin supposée, ces galaxies dormantes retiennent et compriment de grandes quantités de gaz turbulent hautement concentré. Mais contrairement aux attentes, ils ne l’utilisent pas pour former des étoiles.
Cette vue d’artiste met en évidence la compacité du gaz moléculaire dans une galaxie post-starburst et son absence de formation d’étoiles. Crédit image : ALMA/S. Dagnello
Dans la plupart des galaxies, les scientifiques s’attendent à ce que le gaz soit distribué de la même manière que la lumière des étoiles. Mais pour les galaxies post-starburst, ce n’est pas le cas. Les galaxies post-starburst sont différentes des autres galaxies car elles sont nées à la suite de violentes collisions ou de fusions entre galaxies.
Les fusions de galaxies déclenchent généralement des explosions massives de formation d’étoiles, mais dans les galaxies post-étoiles, cette explosion ralentit et s’arrête presque complètement presque aussitôt qu’elle commence. En conséquence, les scientifiques pensaient auparavant qu’il restait peu ou pas de carburant de formation d’étoiles dans les usines centrales de formation d’étoiles de ces galaxies.
Jusqu’à présent, les astronomes pensaient que les gaz moléculaires avaient été redistribués bien au-delà des galaxies, soit par des processus stellaires, soit par des trous noirs. Les nouveaux résultats, publié dans The Astrophysical Journal, contestent cette théorie.
« Nous savons depuis un certain temps qu’il reste de grandes quantités de gaz moléculaire à proximité de [post-starburst galaxies] mais n’ont pas pu dire où ce qui nous a empêché de comprendre pourquoi ces galaxies ont cessé de former des étoiles. Maintenant, nous avons découvert une quantité considérable de gaz restant dans les galaxies, et ce gaz restant est très compact », a déclaré Smercina, l’auteur principal de l’article. « Alors que ce gaz compact devrait former efficacement des étoiles, ce n’est pas le cas. Il est moins de 10 % aussi efficace qu’un gaz aussi compact devrait l’être.
En plus d’être suffisamment compact pour fabriquer des étoiles, le gaz des galaxies dormantes ou quiescentes observées a eu une autre surprise pour l’équipe : le gaz était souvent situé au centre, mais pas toujours, et était étonnamment turbulent. Combinées, ces deux caractéristiques ont suscité plus de questions que de réponses pour les chercheurs.
« Les taux de formation d’étoiles dans le [post-starburst galaxies] que nous avons observés sont beaucoup plus faibles que dans d’autres galaxies, même s’il semble y avoir beaucoup de carburant pour soutenir le processus », a déclaré Smercina. « Dans ce cas, la formation d’étoiles peut être supprimée en raison de la turbulence dans le gaz, un peu comme un vent fort peut supprimer un incendie. Cependant, la formation d’étoiles peut également être renforcée par la turbulence, tout comme le vent peut attiser les flammes, donc comprendre ce qui génère cette énergie turbulente et comment elle contribue à la dormance est une question restante de ce travail.
« Ces résultats soulèvent la question de savoir quelles sources d’énergie sont présentes dans ces galaxies pour provoquer des turbulences et empêcher le gaz de former de nouvelles étoiles », a déclaré Decker French, astronome à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign. « Une possibilité est l’énergie du disque d’accrétion des trous noirs supermassifs centraux dans ces galaxies. »
Une compréhension claire des processus qui régissent la formation des étoiles et des galaxies est essentielle pour fournir un contexte à l’univers et à la place de la Terre dans celui-ci. La découverte de gaz turbulent et compact dans des galaxies autrement dormantes donne aux chercheurs un indice de plus pour résoudre le mystère de la façon dont les galaxies vivent, évoluent et meurent au cours de milliards d’années.
« Il y a beaucoup de choses sur l’évolution d’une galaxie typique que nous ne comprenons pas. La transition de leur vie dynamique de formation d’étoiles vers la dormance est l’une des périodes les moins comprises », a déclaré le co-auteur JD Smith, astronome à l’Université de Tolède. « Bien que les post-starbursts aient été très courants dans l’Univers primitif, ils sont assez rares aujourd’hui. Les exemples les plus proches sont encore à des centaines de millions d’années-lumière, mais ces événements préfigurent le résultat potentiel d’une collision, ou d’une fusion, entre la Voie Lactée et la Galaxie d’Andromède dans plusieurs milliards d’années. Ce n’est qu’avec l’incroyable pouvoir de résolution d’ALMA que nous avons pu scruter en profondeur les réservoirs moléculaires laissés « après la chute ».
« C’est souvent le cas qu’en tant qu’astronomes, nous avons l’intuition des réponses à nos questions avant les observations », a déclaré Smercina. « Mais cette fois, nous avons appris quelque chose de complètement inattendu sur l’univers. »
La source: Université de Washington
