L'une des grandes énigmes de l'astrophysique concerne la mort des galaxies, c'est-à-dire le fait que l'on constate que certaines d'entre elles ne forment plus d'étoiles depuis des milliards d'années, largement vidées de la matière nécessaire pour cela. On a soupçonné des explosions de supernovae ou encore des mouvements dans le milieu intergalactique, dans les amas soufflant le gaz des galaxies. Mais Alma est sur une autre piste depuis quelque temps en ce qui concerne le ou les identités des tueurs de galaxies.

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[EN VIDÉO] Les 20 ans de Futura avec Françoise Combes 2021 c'est l'année des 20 ans de Futura ! À cette grande occasion, nous avons demandé à nos parrains de s'exprimer sur le sujet... Françoise Combes s'est notamment prêtée à l'exercice et nous livre son analyse d'astrophysicienne sur le passé, mais aussi sur les 20 prochaines années.

La cosmologiecosmologie a fait un bond de géant au cours des années 1960 et 1970, notamment grâce à la radioastronomie qui a révélé l'existence des quasars et du rayonnement fossilerayonnement fossile. Le traité du prix Nobel de physiquephysique Steven Weinberg, publié en 1972, et celui d'un autre prix Nobel de physique, James Peebles, qu'il a paru en 1980 montrent que l'on savait déjà beaucoup de choses, surtout si on les comparent à un autre traité de Peebles édité en 1993.

Si la théorie n'a pas fait beaucoup de progrès depuis ces temps-là, le volumevolume de données collectées depuis 30 ans est exponentiellement croissant et l'on continue d'en apprendre sur le cosmoscosmos observable grâce à des radiotélescopesradiotélescopes comme ceux de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma),  comme le prouve une récente publication sur arXiv au sujet du royaume des galaxiesgalaxies.

Un groupe de chercheurs y explique que, aidé également par des images prises par le télescopetélescope Hubble, il s'est penché sur le cas de la galaxie portant le numéro SDSS J1448 + 1010 dans l'un des catalogues que l'on a pu dresser à l'aide du Sloan Digital Sky Survey (littéralement le Relevé numériquenumérique du ciel Sloan), en abrégé SDSS. Rappelons qu'il s'agit à la base d'un programme de relevés des objets célestes depuis 2000, en l'occurrence des galaxies essentiellement, utilisant un télescope travaillant dans le visible de 2,5 mètres de diamètre et situé à l'observatoire d'ApacheApache Point (Nouveau-Mexique, États-Unis).

L'interprétation des données indique que SDSS J1448 + 1010 est un exemple de galaxie morte, c'est-à-dire qu'elle ne possède plus assez de gazgaz pour qu'y naissent significativement de nouvelles étoilesétoiles. Ce n'est pas un cas unique et l'on sait, du reste, que toutes les galaxies elliptiquesgalaxies elliptiques sont dans la même situation. C'est d'ailleurs une des questions ouvertes de l'astrophysique et de la cosmologie de rendre compte de l'existence des galaxies mortes, certaines l'étant depuis un nombre conséquent de milliards d'années.

SDSS J1448 + 1010 est une galaxie massive nouvellement « morte » qui est née lorsque l'Univers avait environ la moitié de son âge actuel et qui est sur le point d'achever sa fusion avec une autre galaxie. Au cours de cette fusion, les forces de marée de la gravité ont projeté près de la moitié du gaz de formation d'étoiles loin de la galaxie finale actuelle, la laissant incapable de vraiment former de nouvelles étoiles. Cette image composite combine les données bleu/blanc du télescope spatial Hubble (HST) et les données rouge/orange de l'<em>Atacama Large Millimeter/submillimeter Array</em> (Alma) pour montrer la distribution post-fusion du gaz et des étoiles de la galaxie dormante dans des courants de matière connus sous le nom de queues de marée. © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker et <em>al.</em> (Texas A&M), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
SDSS J1448 + 1010 est une galaxie massive nouvellement « morte » qui est née lorsque l'Univers avait environ la moitié de son âge actuel et qui est sur le point d'achever sa fusion avec une autre galaxie. Au cours de cette fusion, les forces de marée de la gravité ont projeté près de la moitié du gaz de formation d'étoiles loin de la galaxie finale actuelle, la laissant incapable de vraiment former de nouvelles étoiles. Cette image composite combine les données bleu/blanc du télescope spatial Hubble (HST) et les données rouge/orange de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) pour montrer la distribution post-fusion du gaz et des étoiles de la galaxie dormante dans des courants de matière connus sous le nom de queues de marée. © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker et al. (Texas A&M), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Un chant du cygne de la formation stellaire

Il existe plusieurs hypothèses à cet égard, l'un fait ainsi intervenir le souffle du rayonnement des quasars et l'autre celui des explosions de supernovae, pour ne citer qu'elles. Aujourd'hui, le cas de SDSS J1448 + 1010 permet d'envisager plus sérieusement un autre mécanisme. Hubble et Alma ont permis de mettre en évidence, associées à SDSS J1448 + 1010, des queues de marée contenant environ l'équivalent de 10 milliards de masses solaires sous la forme de gaz froid.

Clairement, ce gaz a été éjecté hors de la galaxie par les forces de maréeforces de marée exercées par une autre galaxie qui était assez proche pour interagir significativement de façon gravitationnelle. En fait, SDSS J1448 + 1010 serait même le résultat d’une fusion récente entre deux galaxies, fusionfusion qui aurait causé une flambée de formation de nouvelles étoiles avant que celle-ci ne prenne fin, tel le chantchant du cygne, faute de gaz, il y a seulement 70 millions d'années selon les astrophysiciensastrophysiciens.

Justin Spilker, astronomeastronome à la Texas A&M University et auteur principal de l'article publié, résume la situation en ces termes : « Les astronomes avaient l'habitude de penser que la seule façon d'empêcher les galaxies de former des étoiles passait par des processus violents et rapides, comme une accumulation de supernovaesupernovae explosant dans une galaxie, pour souffler la majeure partie du gaz hors de celle-ci... Nos observations montrent qu'il ne faut pas un processus « flashy » pour supprimer la formation d'étoiles. Le processus de fusion de galaxies, beaucoup plus lent, peut également mettre un terme à la formation d'étoiles ».

Gardons toutefois en tête qu'il s'agit d'une observation pour une galaxie, il est trop tôt pour dire si ce scénario expliquant la mort des galaxies à l'occasion de certaines fusions est négligeable ou pas par rapport aux autres mécanismes proposés et que l'on pense dominant. Mais la recherche à ce sujet va incontestablement continuer car nous avons les instruments pour cela. En outre, comme Futura l'expliquait déjà dans un précédent article, Alma avait déjà fourni des observations similaires conduisant au même scénario dans le cas de la galaxie ID2299 .


L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) est un télescope à la pointe de la technologie pour étudier la lumière de certains des objets les plus froids de l'Univers. © European Southern Observatory (ESO)