Les explosions de supernova et les jets d'un trou noir monstrueux dispersent le gaz étoilé d'une galaxie, entraînant une transformation spectaculaire de la jeunesse galactique en spirale en elliptique âgé, selon une nouvelle étude d'une galaxie récemment fusionnée. Le gaz frais, le carburant à partir duquel de nouvelles étoiles se forment, est essentiel à la jeunesse et à la vigueur d'une galaxie. Mais les explosions de supernova peuvent commencer le déclin de la formation d'étoiles, puis les ondes de choc du trou noir supermassif terminent le travail, transformant les galaxies spirales en elliptiques «rouges et morts».
Les astronomes pensent avoir identifié une galaxie récemment fusionnée, NGC 3801, où cette perte de gaz vient de commencer. En utilisant les observations ultraviolettes du Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA et une foule d'autres instruments, les nouvelles découvertes comblent une lacune importante dans la compréhension actuelle de l'évolution galactique.
"Nous avons attrapé une galaxie en train de détruire son carburant gazeux pour de nouvelles étoiles et de marcher vers le type de galaxie rouge et morte", a déclaré Ananda Hota, auteur principal d'un nouvel article dans les avis mensuels du Royal Astronomical. Société. "Nous avons trouvé une pièce manquante cruciale pour connecter et résoudre le puzzle de cette phase de l'évolution de la galaxie."
On sait depuis longtemps que les galaxies spirales riches en gaz comme notre Voie lactée se brisent ensemble pour créer des galaxies elliptiques telles que celle observée dans l'étude. Ces grandes galaxies rondes ont très peu de formation d'étoiles.
Les trous noirs supermassifs qui résident au centre des galaxies peuvent s'embraser lorsqu'ils sont engorgés de gaz lors de fusions galactiques. Pendant qu'un trou noir géant se nourrit, des jets de matière colossaux jaillissent de lui, donnant naissance à ce qui est connu comme un noyau galactique actif. Selon la théorie, les ondes de choc de ces jets s'échauffent et dispersent les réservoirs de gaz froid dans les galaxies elliptiques, empêchant ainsi la formation de nouvelles étoiles.
NGC 3801 montre des signes d'un tel processus. Cette galaxie est unique en ce sens que les preuves d'une fusion passée sont clairement visibles, et les ondes de choc des jets du trou noir central ont commencé à se répandre très récemment. Les chercheurs ont utilisé le Galaxy Evolution Explorer pour déterminer l’âge des étoiles de la galaxie et déchiffrer son histoire évolutive. Les observations ultraviolettes montrent que la formation d'étoiles du NGC 3801 s'est effondrée au cours des 100 à 500 millions d'années précédentes, démontrant que la galaxie a en effet commencé à laisser derrière elle sa jeunesse. L'absence de nombreuses grandes étoiles bleues nouvelles donne au NGC 3801 un aspect jaunâtre et rougeâtre à la lumière visible, et donc d'âge moyen.
Qu'est-ce qui fait vieillir la galaxie et faire moins d'étoiles? Les étoiles bleues de courte durée qui se sont formées juste après sa fusion avec une autre galaxie ont déjà explosé en supernovae. Les données du télescope spatial Hubble de la NASA ont révélé que ces explosions stellaires ont déclenché une sortie rapide de gaz chauffé des régions centrales du NGC 3801. Cette sortie a commencé à bannir les réserves de gaz froid, et a donc entravé la fabrication globale d'étoiles du NGC 3801.
Une formation d'étoiles se produit toujours dans le NGC 3801, comme le montrent les longueurs d'onde ultraviolettes observées par le Galaxy Evolution Explorer et les longueurs d'onde infrarouges détectées par le télescope spatial Spitzer de la NASA. Mais ce dernier scintillement de la jeunesse sera bientôt éteint par les ondes de choc colossales des jets du trou noir, vues à la lumière des rayons X par l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA. Ces ondes de choc se précipitent vers l'extérieur du centre galactique à une vitesse de près de deux millions de miles par heure (près de 900 kilomètres par seconde). Les vagues atteindront les parties extérieures du NGC 3801 dans environ 10 millions d'années, dispersant tout gaz hydrogène frais restant et rendant la galaxie vraiment rouge et morte.
Les astronomes pensent que la transition capturée très tôt dans le cas du NGC 3801 - de la fusion de galaxies riches en gaz à la montée d'un elliptique ancien - se produit très rapidement à des échelles de temps cosmiques.
«L'extinction de la formation d'étoiles par la rétroaction du noyau galactique actif se produit probablement en seulement un milliard d'années. Ce n'est pas très long par rapport à l'âge de 10 milliards d'années d'une grande galaxie typique », a déclaré Hota. "L'événement de l'onde de choc explosive causée par le trou noir central est si puissant qu'il peut changer radicalement le cours futur de l'évolution d'une galaxie entière."
Des observations supplémentaires pour l'étude en lumière optique proviennent du Sloan Digital Sky Survey et de la radio utilisant le Very Large Array au Nouveau-Mexique.
Hota est astronome à Pune, en Inde, a mené l'étude en tant que chercheur post-doctoral à l'Institut d'astronomie et d'astrophysique de l'Academia Sinica à Taipei, Taiwan.
