Crédit d'image: Chandra
De nouvelles images prises par l'Observatoire Chandra X-Ray montrent des galaxies en phase énergétique dans leur développement. Les astronomes pensent que ce n'est qu'une étape d'un cycle plus long où le gaz se refroidit pour former des galaxies, qui fusionnent ensuite et créent un trou noir supermassif. Des jets de gaz chauds s'échappent du trou noir, balayant toute matière, donnant au gaz une chance de se refroidir? puis le cycle recommence.
Des images réalisées par l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA ont révélé deux sites de construction cosmiques éloignés bourdonnant d'activité. Cette découverte montre comment les trous noirs super massifs contrôlent la croissance des galaxies massives dans l'univers lointain.
Des rayons X ont été détectés à partir de vastes nuages de particules de haute énergie autour des galaxies 3C294 et 4C41.17, qui sont respectivement à 10 et 12 milliards d'années-lumière de la Terre. Les particules énergétiques ont été laissées par les événements explosifs passés qui peuvent être retracés à travers les rayons X et les jets radio vers les trous noirs super massifs situés au centre des galaxies.
«Ces galaxies révèlent une phase énergétique dans laquelle un trou noir super massif transfère une énergie considérable dans le gaz entourant les galaxies», a déclaré Andrew Fabian de l'Université de Cambridge en Angleterre, auteur principal d'un article sur le 3C294 à paraître dans un prochain numéro du mensuel. Avis de la Royal Astronomical Society. "Cela semble être crucial pour expliquer les propriétés déroutantes des galaxies actuelles, en particulier celles qui se regroupent en grands amas", a-t-il déclaré.
L'image qui émerge est celle d'un grand cycle cosmique. Une région dense de gaz intergalactique se refroidit pour former plusieurs petites galaxies, qui fusionnent pour former une plus grande galaxie avec un trou noir super massif. La galaxie et son trou noir central continuent de croître jusqu'à ce que l'énergie générée par les jets à proximité du trou noir vorace arrête la chute de matière dans le trou noir. Des millions d'années après la fin de l'activité des jets, la matière recommencera à tomber dans le trou noir et le cycle recommence.
3C294 et 4C41.17 résident dans des régions de l'espace contenant un nombre inhabituellement élevé de galaxies. Le gaz et les galaxies entourant ces galaxies finiront par s'effondrer pour former des amas de galaxies, certains des objets les plus massifs de l'univers. Bien que 3C294 et 4C41.17 atteignent des tailles gargantuesques, grâce à l'accumulation de matière environnante qui forme des centaines de milliards d'étoiles, leur croissance ne passe pas sans contrôle.
"C'est comme si la nature essayait d'imposer une limite de poids à la taille des galaxies les plus massives", a déclaré Caleb Scharf de Columbia University, New York, et auteur principal d'un article sur le 4C41.17 qui sera publié dans The Astrophysical Journal. «Les observations de Chandra nous ont donné un indice important sur la façon dont cela se produit. Les jets à haute énergie donnent aux trous noirs super massifs une portée étendue pour réguler la croissance de ces galaxies », a-t-il déclaré.
En 3C294 et 4C41.17, les brasiers tourbillonnants chauds autour de leurs trous noirs super massifs ont lancé des jets magnétisés de particules de haute énergie identifiées pour la première fois par des radiotélescopes. Ces jets, également détectés par Chandra, ont balayé des nuages de poussière et de gaz et ont contribué à déclencher la formation de milliards de nouvelles étoiles. Les nuages poussiéreux et étoilés du 4C41.17, la source de rayonnement infrarouge la plus puissante jamais observée, sont incrustés dans des nuages de gaz encore plus grands.
Les astronomes ont récemment utilisé l'observatoire Keck pour observer ces nuages plus gros, qui ont une température de 10 000 degrés. Ces nuages sont des restes de matière de la formation de la galaxie et auraient dû se refroidir rapidement par rayonnement en l'absence de source de chaleur.
"De manière significative, les nuages de gaz chauds coïncident étroitement avec la plus grande partie de l'émission de rayons X", a déclaré Michiel Reuland du Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Californie, co-auteur du document 4C41.17 et d'un document décrivant l'observatoire de Keck travail. "Les résultats de Chandra montrent que les particules ou les rayonnements de haute énergie peuvent fournir l'énergie nécessaire pour éclairer ces nuages", a-t-il déclaré.
La plupart des rayons X de 4C41.17 et 3C294 sont dus à des collisions d'électrons énergétiques avec le fond cosmique de photons produits dans le premier univers chaud. Parce que ces galaxies sont éloignées, leur rayonnement observé est né lorsque l'univers était plus jeune et l'arrière-plan plus intense. Cet effet améliore le rayonnement X et aide les astronomes à étudier des galaxies extrêmement éloignées.
Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra. TRW, Inc., Redondo Beach, Californie, est le maître d'œuvre du vaisseau spatial. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian contrôle les opérations scientifiques et aériennes de Cambridge, Massachusetts, pour le bureau des sciences spatiales, siège de la NASA, Washington.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
