La galaxie massive et hyperlumineuse W0410-0913 et ses environs, vue 12 milliards d’années en arrière. Le zoom de W0410-0913 montre une carte de la vitesse du gaz dans la galaxie, plus précisément du monoxyde de carbone : les couleurs bleues signifient que le gaz se dirige vers nous, tandis que le rouge signifie qu’il s’éloigne de nous. En d’autres termes, la galaxie tourne. Crédit : M. Ginolfi et G. Jones/VLT/ESO
À l’aide du Very Large Telescope et du radiotélescope ALMA au Chili, une équipe d’astronomes, comprenant des chercheurs de l’Institut Niels Bohr, a découvert un essaim de galaxies en orbite autour de la périphérie d’une galaxie hyperlumineuse à formation vigoureuse d’étoiles dans l’univers primitif. L’observation fournit des indices importants sur la façon dont les galaxies exceptionnellement brillantes se développent et évoluent en quasars énergétiques, qui émettent de la lumière dans la majeure partie de l’univers observable.
Un sujet fondamental en astronomie est la question de savoir comment les galaxies se forment, grandissent et évoluent.
Dans le cadre de leur évolution, la plupart des galaxies semblent abriter un trou noir supermassif en leur centre. Ces monstres gravitationnels engloutissent occasionnellement du gaz et des étoiles à proximité, crachant un excès d’énergie sous la forme de jets puissants, un phénomène connu sous le nom de quasar.
De la galaxie au quasar
De nombreux détails sur la transition des galaxies “normales” aux quasars sont encore inconnus. Mais dans une nouvelle étude publiée dans communication natureune équipe d’astronomes dirigée par Michele Ginolfi à l’ESO, Garching a peut-être fait un pas de plus vers la compréhension de cette évolution.
“Avant de devenir un quasar à part entière, on pense que certaines galaxies passent par une phase très poussiéreuse et très” active “en termes de formation d’étoiles et d’accrétion de gaz dans leurs trous noirs supermassifs centraux”, explique Ginolfi. “Nous avons entrepris de concevoir une expérience pour en savoir plus sur cette phase de transition.”
Ginolfi et ses collaborateurs se sont concentrés sur une galaxie déjà connue, W0410-0913, l’une des galaxies les plus brillantes, les plus massives et les plus riches en gaz de l’univers lointain, vue il y a 12 milliards d’années.
La poussière est chauffée par l’énergie lumineuse des étoiles et du trou noir central, la faisant briller et projeter la galaxie à travers sa lumière infrarouge. Cela a conduit ces types de galaxies à être appelées galaxies obscurcies par la poussière chaude (également connues familièrement sous le nom de “hot dogs”).
L’appareil MUSE. Crédit : IT/Eric Le Roux
Galaxies en 3D
Parce que l’évolution des galaxies est intrinsèquement liée à leur environnement, Ginolfi et son équipe, dont le noyau était plutôt inhabituellement composé principalement de chercheurs en début de carrière, ont décidé d’observer W0410-0913 avec l’instrument “MUSE” sur le Very Large Telescope (VLT). au Chili. . Cet outil avancé leur a permis d’étudier une région 40 fois plus large que la galaxie elle-même.
Peter Laursen du Cosmic Dawn Center de Copenhague a participé à l’étude. Il explique : “Les observations ont révélé que W0410-0913 est entouré par un essaim de pas moins de 24 galaxies plus petites. Ce qui est bien avec l’instrument MUSE, c’est que nous pouvons mesurer non seulement sa position dans le ciel, mais aussi sa distance le long de notre ligne de En d’autres termes, nous pouvons mesurer leurs positions en 3D.”
Bien que cela implique que W0410-0913 réside dans une région au moins dix fois plus dense que l’univers moyen, ce n’est pas tout à fait inattendu, car on pense que les hot-dogs vivent dans des environnements denses.
Un accident de voiture galactique
De plus, bien que W0410-0913 soit vu à une époque où l’univers avait 1/8 de son âge actuel, il est déjà dix fois plus massif que notre propre galaxie de la Voie lactée. Faire croître une si grande galaxie en si peu de temps et alimenter un trou noir supermassif nécessite un approvisionnement substantiel en matière fraîche. Tout cela correspond bien à l’image conventionnelle selon laquelle les galaxies massives se développent en accumulant des galaxies gazeuses et satellites, tirées de l’espace intergalactique par leur immense gravité.
En effet, dans un environnement aussi dense, le taux d’interaction et de fusion des galaxies devrait être très élevé. Exposés à un tel bombardement, les astronomes ont anticipé que W0410-0913 serait un accident de voiture d’amas de gaz et d’étoiles en rotation chaotique.
Cependant, en se plongeant dans des observations plus anciennes obtenues par les antennes radio ALMA situées à seulement 300 km au nord-est du VLT, Ginolfi et ses collègues ont pu mesurer le mouvement interne du gaz dans W0410-0913.
Et ici, une image complètement différente a émergé.
Galaxies en 3D : Une vue stéréographique en trois dimensions de l’image présentée au début de cet article : Si vous croisez les yeux et que vous vous concentrez sur la sphère bleue, qui illustre la galaxie W0410-0913, vous devriez pouvoir vous faire une idée de la position 3D de toutes les autres galaxies (peut prendre un certain temps pour s’ajuster). Les carrés du plan arrière mesurent 200 000 années-lumière de chaque côté. La distance le long de la ligne de visée a été estimée à l’aide de la raie spectrale alpha de Lyman de l’hydrogène, mais elle est incertaine en raison de l’effet indéterminé sur le mouvement des galaxies satellites par W0410-0913. Crédit : Peter Laursen
Jeter des cailloux sur un verre
Étonnamment, les observations d’ALMA ont révélé que W0410-0913 ne semble pas avoir été du tout perturbé par des interactions avec des galaxies compagnes. Selon les observations, ce gaz tourne de manière ordonnée autour du trou noir central. Propre, mais étonnamment rapide, avec des vitesses atteignant 500 km/s.
“En combinant les résultats des deux télescopes très différents, nous voyons une image de la façon dont les galaxies les plus massives et poussiéreuses peuvent évoluer. Ces types de galaxies, une étape vitale dans la transition d’une galaxie poussiéreuse formant des étoiles à un quasar, tendent pousser dans des environnements très denses », explique Ginolfi. “Cependant, malgré les fusions fréquentes attendues avec d’autres galaxies, ces interactions gravitationnelles ne sont pas nécessairement destructrices : elles alimentent la galaxie centrale et font tourner un peu le gaz, mais la laissent largement intacte. C’est un peu comme jeter de petites pierres sur une planche solide. “. verre : vous pouvez le rayer, mais vous ne le casserez pas… »
Les observations de Michele Ginolfi offrent les premiers indices sur le processus multi-échelle qui conduit l’évolution de la population rare et extrême de galaxies obscurcies par la poussière chaude. Ils prospèrent dans des habitats denses et spéciaux, mais l’interaction avec leurs compagnons peut être douce.
Comme une parabole de cet accident de voiture galactique, l’étude était sur le point de ne pas se faire du tout, lorsque Michele Ginolfi s’est retrouvé coincé dans un embouteillage à Rome et a dû présenter la proposition en utilisant son téléphone depuis sa voiture, quelques minutes avant la date. limite.
Trous noirs supermassifs à l’intérieur de galaxies mourantes détectés dans l’univers primitif
M. Ginolfi et al, Détection de galaxies compagnes autour de la galaxie hyperlumineuse obscurcie par la poussière chaude W0410-0913, communication nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-32297-x
Fourni par l’Institut Niels Bohr
Citation: Des astronomes découvrent un essaim de galaxies en orbite autour d’une galaxie hyperlumineuse (12 septembre 2022) Consulté le 13 septembre 2022 sur https://phys.org/news/2022-09-astronomers-swarm-galaxies-orbiting-hyper-luminous. html
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