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Les «quasars froids» sont les précurseurs de la mort galactique, ou le sont-ils?

Les fausses étoiles sont des choses cool. Dans les termes les plus simples possibles, les quasars sont des disques brillants et cumulatifs qui se forment quand je suisLe disque d’accrétion émet une lumière et une chaleur intenses. Ceci est causé par le frottement produit par le matériau en orbite autour du trou noir, et finalement à l’intérieur de celui-ci. La matière se regroupe autour de l’horizon des événements – le point auquel la gravité devient si forte que peu importe – pas même la lumière – peut s’échapper. Lorsque la matière tourne autour du trou noir, le frottement chauffe les gaz et autres matériaux dans le disque d’accrétion, les rendant visibles dans la lumière optique, les rayons X et les longueurs d’onde infrarouges sur le spectre électromagnétique.

Ces objets sont si lumineux qu’ils peuvent surpasser toutes les étoiles dans leurs galaxies combinées. C’est impressionnant, cependant, et on pense également que cela indique l’une des dernières étapes de la formation des étoiles galactiques. Alors découvrez Les soi-disant «quasars froids» Il est venu remettre en question notre théorie au stade final de l’évolution des galaxies.

Remontant le temps aux premiers jours de l’univers, environ 670 millions d’années après le Big Bang, les astronomes ont découvert Le plus ancien trou noir supermassif à ce jourCela renforce la théorie selon laquelle les trous noirs ont proliféré dans l’univers primordial. Ce trou noir supermassif, appelé J0313-1806, est situé à un peu plus de 13 milliards d’années-lumière de la Terre et a une masse de près de 1,6 milliard de soleils. Beaucoup de gaz et de poussière en orbite autour du trou noir, créant un disque d’accrétion brillant, brillant plus de 1000 fois celui de toutes les étoiles de la galaxie de la Voie lactée combinées.

Toutes les bonnes choses doivent prendre fin, et finalement, le carburant galactique s’épuise pour produire plus d’étoiles, car tout l’hydrogène est soit enfermé dans les nébuleuses, étoiles et planètes existantes, soit consommé par un trou noir supermassif. Cependant, En utilisant des données spectrales, les astronomes ont prédit que le trou noir supermassif J0313-1806 dévorait toujours l’équivalent de 25 soleils chaque année – ce qui signifie qu’il est toujours en croissance.

C’est là qu’interviennent les quasars froids.

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Que sont exactement les quasars froids?

L’auteur d’un article sur Quasars froidsAlison Kirkpatrick de l’Université du Kansas note:

«Tout le gaz qui s’accumule sur un trou noir s’échauffe et émet des rayons X». La longueur d’onde de la lumière que vous émettez correspond directement à votre chaleur. Par exemple, vous et moi émettons de la lumière infrarouge. Mais ce qui donne des rayons X est l’une des choses les plus chaudes de l’univers. Ce gaz commence à s’accumuler sur le trou noir et commence à se déplacer à des vitesses relatives; Vous avez également un champ magnétique autour de ce gaz, et il peut se déformer. De la même manière que vous obtenez des éruptions solaires, vous pouvez faire monter des jets de matière à travers ces lignes de champ magnétique et être tirés loin du trou noir. Ces jets étranglent essentiellement l’approvisionnement en gaz de la galaxie, de sorte qu’aucun gaz ne pourrait tomber sur la galaxie et former de nouvelles étoiles. Après qu’une galaxie cesse de former des étoiles, nous disons que c’est une galaxie morte passive. “

Il va de soi qu’un trou noir au milieu d’une galaxie dévorerait tout le gaz et la poussière qui pourraient atteindre son caractère unique, n’est-ce pas? Eh bien, il s’avère que les quasars ne sont pas une condamnation à mort automatique pour les galaxies, du moins pour certaines galaxies, donc oui et non. Environ 10% des anciennes galaxies étudiées et observées avec des quasars en leur centre ont un stock de gaz et créent donc encore de nouvelles étoiles.

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“Nous savons déjà que les quasars sont dans une phase qui est obscurcie par la poussière”, a déclaré Kirkpatrick. «Nous savions qu’ils traversaient une phase très couverte où la poussière entourait le trou noir supermassif. Nous appelons cela la phase du quasar rouge. Mais maintenant, nous avons trouvé ce système de transition unique que nous ne connaissions pas auparavant. Avant, si vous le disiez à quelqu’un que vous aviez trouvé un quasar lumineux de couleur. Mon optique est bleue – mais il y a encore beaucoup de poussière et de gaz, et beaucoup de formation d’étoiles – les gens diront: “Non, ce n’est pas à quoi ces choses devraient ressembler.”

Il s’agit d’un quasar bleu optique vieux de 7 milliards d’années, cet objet éloigné est étrange car, normalement, il n’émet pas de rayonnement infrarouge. La source: Enquête sur l’héritage de la caméra à énergie sombre DR7 / NOAO

Sauf que cela semble être ainsi que cela fonctionne. Les choses dans l’espace ont tendance à se comporter de manière largement imprévisible. Nous n’avons pas non plus une solide compréhension de l’évolution des galaxies. Nous pouvons les voir à des milliards d’années-lumière – s’étendant à certaines des plus anciennes étoiles et galaxies jamais nées – mais cela ne va que si loin parce que les galaxies sont de toutes formes, tailles et couleurs.

«Nous pensions que la façon dont ces choses avaient progressé était que vous aviez un trou noir grandissant, entouré de poussière et de gaz, et qu’il commençait à faire exploser ce matériau», a-t-elle déclaré. “Ensuite, il devient un objet bleu lumineux. Nous avons supposé que lorsqu’il expirera son gaz, il fera également exploser son gaz hôte. Mais il semble que ce n’est pas le cas avec ces choses. Ces organismes ont soufflé leur propre poussière – alors nous voyez-les comme un corps bleu – mais ils n’ont pas encore expulsé toute la poussière et le gaz. “Dans les galaxies hôtes. Il s’agit d’une phase de transition, disons 10 millions d’années. À l’échelle mondiale, c’est vraiment court – et il est difficile de reconnaissez cette chose. Nous faisons ce que nous appelons un scan aveugle pour trouver des choses que nous ne cherchions pas. Et en trouvant ces objets, oui, cela peut signifier que cela arrive à toutes les galaxies. “

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Une découverte intéressante:

astronome Des livres de la NASASOFIA, un projet conjoint entre la NASA et le centre spatial allemand DLR, a étudié une galaxie très lointaine, à plus de 5,25 milliards d’années-lumière, appelée CQ4479. À sa base se trouve un type spécial de quasar que Kirkpatrick a récemment découvert appelé un «quasar froid». Dans ce type de quasar, le trou noir actif se nourrit toujours de matière de sa galaxie hôte, mais l’énergie intense du quasar n’a pas détruit tout le gaz froid, donc les étoiles pourraient continuer à se former et la galaxie vit. C’est la première fois que des chercheurs examinent en détail le quasar froid, mesurant la croissance des trous noirs, le taux de natalité des étoiles et la quantité de gaz froid restant pour alimenter la galaxie. »Actuellement, près de 100 étoiles semblables au soleil naissent chaque année.

“Sophia nous permet de voir cette courte fenêtre de temps dans laquelle les deux processus peuvent coexister”, a déclaré l’un des chercheurs. “C’est le seul télescope capable d’étudier les naissances d’étoiles dans cette galaxie sans être submergé par le quasar ultra-brillant.”

Rendu artistique du quasar
Présentation du quasar. Regarde à quel point ces choses sont brillantes et puissantes La source: Salome et coll. 2015; Mahoro et coll. 2017, Perna

“Si cette croissance en tandem se poursuit, le trou noir et les étoiles environnantes tripleront avant que la galaxie n’atteigne la fin de sa vie.”

Il s’agit d’une croissance impressionnante qui, à la fin, le quasar au centre de la galaxie épuisera probablement tout le gaz et la poussière nécessaires pour former des étoiles. La vraie question est: est-ce si rare, ou voyons-nous une phase que traversent tous les quasars avec des galaxies?

Delphine Perrault

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