Les chercheurs ont découvert des preuves d’une suppression de la formation d’étoiles dans une galaxie hôte quasar, causée par la sortie de gaz moléculaire. Cette découverte marque une étape importante dans la compréhension de l’évolution des galaxies au début de l’Univers. Crédit : Issues.fr.com
Les prédictions théoriques ont été confirmées par la découverte d’un écoulement de gaz moléculaire provenant d’un quasar alors que l’Univers avait moins d’un milliard d’années.
Un quasar est une région compacte alimentée par un rayonnement supermassif. trou noir situé au centre d’une galaxie massive. Ils sont extrêmement lumineux, avec une apparence ponctuelle semblable à celle des étoiles, et sont extrêmement éloignés de la Terre. En raison de leur distance et de leur luminosité, ils donnent un aperçu des conditions de l’Univers primitif, alors qu’il avait moins d’un milliard d’années.
Percée dans la recherche sur les quasars
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur adjoint Dragan Salak du Université d’Hokkaido, le professeur adjoint Takuya Hashimoto de l’Université de Tsukuba et le professeur Akio Inoue de l’Université Waseda ont découvert la première preuve de la suppression de la formation d’étoiles provoquée par un écoulement de gaz moléculaire dans une galaxie hôte quasar du début de l’Univers. Leurs découvertes, basées sur les observations qu’ils ont faites à l’aide du réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA), au Chili, ont été publiés dans Le Journal d’astrophysique.
Vue d’artiste d’une sortie de gaz moléculaire du quasar J2054-0005. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Le rôle du gaz moléculaire dans les galaxies
Le gaz moléculaire est essentiel à la formation des étoiles. En tant que principal carburant de la formation des étoiles, l’omniprésence et les fortes concentrations de gaz moléculaires dans une galaxie entraîneraient la formation d’un grand nombre d’étoiles. En éjectant ce gaz dans l’espace intergalactique plus rapidement qu’il ne pourrait être consommé par la formation d’étoiles, les flux moléculaires suppriment efficacement la formation d’étoiles dans les galaxies qui hébergent des quasars.
« Les travaux théoriques suggèrent que les sorties de gaz moléculaires jouent un rôle important dans la formation et l’évolution des galaxies dès le plus jeune âge, car elles peuvent réguler la formation des étoiles », explique Salak. « Les quasars sont des sources particulièrement énergétiques, nous nous attendions donc à ce qu’ils soient capables de générer de puissants flux sortants. »
Un groupe d’antennes ALMA de 12 m observant le ciel nocturne. Les observations dans cette étude ont été effectuées à l’aide d’antennes de 12 m. Crédit : ESO/Y. Beletski
Découverte des sorties de gaz moléculaires
Le quasar observé par les chercheurs, J2054-0005, présente un redshift très élevé : lui et la Terre s’éloignent apparemment très rapidement l’un de l’autre. « J2054-0005 est l’un des quasars les plus brillants de l’Univers lointain, nous avons donc décidé de cibler cet objet comme un excellent candidat pour étudier de puissants flux sortants », explique Hashimoto. Les chercheurs ont utilisé ALMA pour observer la sortie de gaz moléculaire du quasar. En tant que seul télescope au monde doté de la sensibilité et de la couverture de fréquence nécessaires pour détecter les sorties de gaz moléculaires dans l’Univers primitif, ALMA a joué un rôle clé dans cette étude.
Parlant de la méthode utilisée dans l’étude, Salak commente : « Le gaz moléculaire (OH) sortant a été découvert par absorption. Cela signifie que nous n’avons pas observé de rayonnement micro-onde provenant directement des molécules OH ; au lieu de cela, nous avons observé le rayonnement provenant du quasar brillant – et l’absorption signifie que les molécules OH ont absorbé une partie du rayonnement du quasar. C’était comme révéler la présence d’un gaz en voyant « l’ombre » qu’il projetait devant la source lumineuse.
Le gaz moléculaire sortant du quasar comprend de l’hydroxyle (OH) (en haut). En raison du mouvement du gaz moléculaire vers l’observateur, le pic OH dans le spectre d’absorption (en bas, ligne bleue pointillée) apparaît à une longueur d’onde plus courte (ligne bleue continue), un phénomène connu sous le nom d’effet Doppler. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) modifié de Dragan Salak, et al. Le Journal d’Astrophysique. 1 février 2024
Implications pour l’évolution de la galaxie
Les résultats de cette étude constituent la première preuve solide de l’existence de puissants écoulements de gaz moléculaires provenant des galaxies hôtes quasars et ont un impact sur l’évolution des galaxies au début de l’ère cosmique. « Le gaz moléculaire est un constituant très important des galaxies car il constitue le carburant nécessaire à la formation des étoiles », conclut Salak. « Nos découvertes montrent que les quasars sont capables de supprimer la formation d’étoiles dans leurs galaxies hôtes en éjectant du gaz moléculaire dans l’espace intergalactique. »
