L’évolution des méduses cosmiques et d’autres galaxies
Une étude de cinq ans des galaxies situées dans différentes parties de l’univers a permis de comprendre comment l’environnement galactique influe sur les processus gazeux qui permettent aux galaxies de former de nouvelles étoiles et d’accroître leur masse. «Le gaz est un élément fondamental des galaxies, il est le moteur de tout. La quantité de gaz que contient une galaxie détermine le nombre de formation d’étoiles, l’évolution des caractéristiques et de la masse de la galaxie», explique Bianca Maria Poggianti, coordinatrice du projet et directrice de l’Observatoire astronomique italien de l’Institut national d’astrophysique (INAF) à Padoue. Le projet GASP, financé par le Conseil européen de la recherche, a exploité d’énormes volumes de données provenant des instruments les plus avancés au monde pour étudier les propriétés évolutives des galaxies. Il s’agit notamment de MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), installé au Très grand télescope de l’Observatoire européen austral au Chili. L’équipe s’est ensuite appuyée sur des simulations hydrodynamiques de pointe pour interpréter les résultats des observations. «Nous avons étudié des galaxies situées à différents endroits de l’univers, car les processus gazeux dépendent de l’endroit où se trouve la galaxie», explique Bianca Maria Poggianti, qui ajoute qu’ils ont observé et analysé 114 galaxies. «C’est beaucoup plus que les quelques études menées auparavant avec cette technique dans ce domaine de recherche, il s’agit donc d’un énorme pas en avant.» D’autres données ont été fournies par le télescope spatial Hubble dans les longueurs d’onde ultraviolettes et par le réseau sud-africain MeerKAT qui détecte le gaz d’hydrogène neutre. Le télescope ALMA (grand réseau d’antennes millimétrique de l’Atacama), situé au Chili, qui observe le rayonnement électromagnétique à des longueurs d’onde millimétriques et submillimétriques pour détecter les gaz moléculaires, fut une autre source de données. «Nous avons réussi à couvrir de nombreuses longueurs d’onde pour de nombreuses galaxies et avons ainsi pu obtenir une vue plus complète», fait remarquer Bianca Maria Poggianti. Elle explique que les gaz galactiques peuvent être neutres, ionisés ou moléculaires, et qu’ils peuvent donc se trouver dans différentes phases, températures ou densités. «Il est indispensable de comprendre les différentes phases du gaz pour comprendre le cycle entre le gaz et les étoiles», confie-t-elle.
Comment les amas de galaxies perdent du gaz
Les régions encombrées de l’univers, telles que les amas de galaxies, subissent un processus de balayage par pression dynamique, causé par l’interaction entre le gaz chaud qui remplit l’espace entre les galaxies et le gaz contenu au sein des disques galactiques. Ces galaxies perdent leur gaz, qui forme de longues queues, sous l’effet du gaz chaud et dense qui agit comme un vent puissant. Les plus spectaculaires sont les galaxies «méduses», dont les longues tentacules s’étendent sur des dizaines de milliers d’années-lumière au-delà de leur disque. «Le gaz balayé de cette galaxie peut former de nouveaux amas d’étoiles dans la queue, formant ainsi une magnifique méduse», explique Bianca Maria Poggianti. «Les galaxies méduses sont la clé de la compréhension de l’évolution des galaxies en amas, car elles sont prises au beau milieu d’une transformation spectaculaire.» «Nous avons étudié les agrégats d’étoiles en formation dans les queues de façon extrêmement détaillée», explique Bianca Maria Poggianti. «Chaque agrégat peut contenir un million, voire 10 millions d’étoiles, c’est un peu comme si une petite galaxie se formait dans la queue d’une galaxie plus grande.»
Le nombre de noyaux actifs est surprenant
Chaque galaxie possède en son centre un trou noir qui, dans la plupart des cas, est «dormant», c’est-à-dire qu’il ne produit pas beaucoup d’énergie. Il s’est cependant avéré qu’un nombre inattendu de galaxies qui subissent un balayage de gaz possèdent un noyau galactique actif (NGA). Pendant la phase de NGA, le trou noir central de la galaxie accrète de la matière et produit une énorme quantité d’énergie observable dans différentes longueurs d’onde. «Il s’agit d’un moment de l’histoire des galaxies où le trou noir central est actif. Il dévore le gaz environnant», ajoute Bianca Maria Poggianti. L’équipe a découvert que le gaz balayé peut causer une modification de la structure de la galaxie. Ainsi, certaines galaxies spirales ouvrent leurs «bras», ce que l’on appelle le déroulement des bras. Elles peuvent, plus tard, se transformer de galaxies spirales en galaxies lenticulaires. Celles-ci disposent d’un disque mais pas de bras en spirale. «Cela lève le voile sur le lien entre les processus qui affectent le gaz et la forme des galaxies», ajoute-t-elle.
Mots‑clés
GASP, galaxie, galaxies méduses, MUSE, télescope, Observatoire européen austral, télescope spatial Hubble, grand réseau d’antennes millimétrique, réseau MeerKAT, balayage par pression dynamique, trou noir, NGA, galaxies spirales, galaxies lenticulaires