Les premières galaxies de l’univers pourraient mourir à travers leurs trous noirs supermassifs

La Voie lactée n’est pas très active, par rapport aux galaxies. Chaque année, il produit environ trois à quatre nouvelles étoiles dans tout son corps en spirale, et des étoiles de tous âges peuvent être trouvées dispersées partout.

Mais il y a des galaxies qui sont beaucoup plus calmes – galaxies elliptiques, qui a arrêté la plupart des formations d’étoiles il y a longtemps. Dans ces galaxies, aucune ou très peu d’étoiles plus jeunes qu’un certain âge ne peuvent être trouvées, ce qui suggère qu’à un moment donné, la plupart des formations d’étoiles se sont arrêtées brusquement, laissant la galaxie clignoter lentement au fil des âges, étoile après étoile.

La manière exacte dont la formation d’étoiles est arrêtée dans ces galaxies lisses et presque sans relief est un mystère, mais les astronomes pensent que cela a quelque chose à voir avec les amas massifs. trous noirs On le trouve au centre de chaque galaxie. Aujourd’hui, une équipe internationale d’astronomes dirigée par Kei Ito de la Graduate University of Advanced Studies, SOKENDAI au Japon, a scruté une fois de plus l’univers primitif pour voir si c’est le cas.

À l’aide de certains des télescopes les plus puissants du monde, ils ont recueilli des données avec plusieurs longueurs d’onde de lumière pour identifier les galaxies dont la lumière a voyagé de 9,5 milliards à 12,5 milliards d’années à travers la baie de l’espace-temps – des galaxies anciennes comme les galaxies elliptiques les plus proches de nous dans l’espace et période pendant laquelle la formation d’étoiles était sur le point de s’effondrer.

La première étape consistait à utiliser des données optiques et infrarouges pour identifier les galaxies dans lesquelles la formation d’étoiles se poursuit et celles dans lesquelles la formation d’étoiles s’est arrêtée.

L’étape suivante consistait à utiliser des données de rayons X et radio pour déterminer l’activité du trou noir supermassif. C’est le mécanisme par lequel les astronomes pensent que les étoiles peuvent être éteintes. Lorsqu’un trou noir supermassif s’active, il dévore d’énormes quantités de matière de l’espace qui l’entoure. Ce processus est chaotique et violent et produit ce que l’on appelle collectivement la « rétroaction ».

Nous savons tous que rien ne peut apparaître au-delà de l’horizon des événements d’un trou noir, mais l’espace qui l’entoure est une autre affaire. La matière tourne autour du trou noir, comme l’eau circule autour d’un drain ; La gravité et la friction génèrent un rayonnement intense qui s’enflamme à travers l’univers.

Une autre forme de rétroaction prend la forme de jets émanant des régions polaires du trou noir. On pense que la matière à l’extérieur de l’horizon des événements accélère le long du champ magnétique externe du trou noir, pour être libérée des pôles sous la forme de jets de plasma puissants et focalisés se déplaçant à un pourcentage élevé de la vitesse de la lumière.

Enfin, les trous noirs actifs supermassifs sont nés Vent fort qui a balayé leurs galaxies. On pense que les trois formes de rétroaction – rayonnement, jets et vents – chauffent et poussent le gaz moléculaire froid nécessaire à la formation de jeunes étoiles.

À de si grandes distances, les galaxies sont difficiles à voir ; C’est trop petit et trop faible de notre ici et maintenant. Les chercheurs ont donc dû « empiler » des galaxies ensemble afin de confirmer la lumière radio et les rayons X qui sont des signes révélateurs d’un trou noir supermassif actif depuis des milliards d’années.

Mais elle a réussi. L’équipe a découvert que les rayons X et le signal radio « en excès » sont trop puissants pour être expliqués par les étoiles seules dans les galaxies avec peu ou pas de formation d’étoiles. La meilleure explication de ce signal est la présence d’un trou noir supermassif. De plus, le signal n’était pas évident dans les galaxies alors que la formation d’étoiles se poursuivait.

Les chercheurs concluent que cela indique qu’il est très plausible qu’un trou noir supermassif actif ait joué un rôle dans la mort subite de ces mystérieuses galaxies fantômes.

Ils ont déclaré que de futures recherches pourraient aider à faire la lumière sur la physique détaillée de ce processus mystérieux.

La recherche a été publiée dans Journal astrophysique.

Crédit photos de couverture : NASA, Agence spatiale européenne et Hubble Heritage Team/STScI/AURA ; J Blaxley/Université d’État de Washington.