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Découverte d’une galaxie rare

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Les astronomes ont découvert une galaxie qui consume avidement des combustibles pour créer des étoiles
Publié: 23 Avr 2013

Les astronomes ont découvert une galaxie qui transforme des gaz en étoiles avec une efficacité presque parfaite. Il s’agit d’une phase rare de l’évolution des galaxies, d’une ampleur sans précédent. Les données recueillies proviennent de l’interféromètre du Plateau de Bure de l’Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM) dans les Alpes françaises, ainsi que de la sonde spatiale pour l’étude à grand champ dans l’infrarouge WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) et du télescope spatial Hubble de la NASA.

« Les galaxies brûlent des gaz, tout comme le moteur d’une voiture brûle du combustible. La plupart des galaxies sont en fait semblables à des moteurs peu efficaces, ce qui signifie qu’elles forment des étoiles en s’approvisionnant dans leur réservoir de combustibles stellaires avec une efficacité bien inférieure au taux théorique maximal », de dire Jim Geach de l’Université McGill, auteur principal d’une nouvelle étude publiée dans l’Astrophysical Journal Letters.

« Cette galaxie est tout comme une voiture de sport parfaitement mise au point : elle convertit des gaz en étoiles au taux d’efficacité le plus élevé envisagé à ce jour », précise-t-il.

Appelée SDSSJ1506+54, la galaxie a sauté aux yeux des chercheurs lorsqu’ils l’ont examinée à l’aide de données de la cartographie en infrarouge de l’ensemble du ciel par WISE. La lumière infrarouge qui se déverse de la galaxie équivaut à plus d’un millier de milliards de fois l’énergie du Soleil.

« Après avoir exploré le ciel tout entier, la sonde spatiale WISE a détecté des galaxies rares, telles que celle-ci, qui se démarque des autres », déclare Ned Wright de l’Université de la Californie à Los Angeles et chercheur principal de WISE.

Les observations en lumière visible du télescope Hubble ont révélé que la galaxie est extrêmement compacte et que la plus grande partie de sa lumière émane d’une région s’étendant sur seulement quelques centaines d’années-lumière.

« Bien que cette galaxie forme des étoiles à un rythme cent fois plus rapide que notre galaxie, la Voie lactée, la vision fine de Hubble a pourtant révélé que la majorité de la lumière de ses étoiles était émise par une région ne représentant qu’un faible pourcentage du diamètre de la Voie lactée. Il s’agit donc d’une formation d’étoiles extrêmement intense », affirme M. Geach.

L’équipe a ensuite utilisé l’interféromètre du Plateau de Bure de l’IRAM pour mesurer la quantité de gaz dans la galaxie. Le télescope terrestre a détecté de la lumière millimétrique provenant de monoxyde de carbone, ce qui indique la présence de gaz hydrogène, un combustible pour les étoiles. En combinant le taux de formation des étoiles déterminé à l’aide de WISE, et la masse de gaz mesurée par l’IRAM, les scientifiques ont pu obtenir une mesure de l’efficacité de la formation des étoiles.

Les résultats ont révélé que l’efficacité de la galaxie en ce qui a trait à formation d’étoiles s’approchait du maximum théorique, appelé la limite d’Eddington. Dans les régions des galaxies où se forment de nouvelles étoiles, des parties de nuages de gaz s’effondrent en raison de la gravité. Lorsque les gaz sont suffisamment denses pour que les atomes s’écrasent les uns contre les autres et provoquent une fusion nucléaire, une étoile naît. En même temps, les vents et la radiation générés par les nouvelles étoiles qui viennent de se former peuvent empêcher la formation de nouvelles étoiles en exerçant une pression sur les gaz environnants et, par conséquent, en restreignant l’effondrement.

La limite d’Eddington est le point auquel la force de la gravité concentrant les gaz est équilibrée par la pression vers l’extérieur exercée par les étoiles. Au-delà de la limite d’Eddington, les nuages de gaz seraient dispersés, et la formation d’étoiles serait interrompue.

« Nous observons que le déversement de gaz de cette galaxie se fait à des millions de milles à l’heure, et ces gaz ont peut-être été dispersés par la radiation puissante d’étoiles venant d’être formées », affirme Ryan Hickox, coauteur de l’étude et astrophysicien du Collège Dartmouth, situé à Hanover, au New Hampshire.

Pourquoi la galaxie SDSSJ1506+54 est-elle si exceptionnelle? Les astronomes pensent l’avoir détectée au cours d’une courte phase de son évolution, possiblement déclenchée par la fusion de deux galaxies en une seule. La formation d’étoiles est tellement violente qu’en quelques dizaines de millions d’années – le temps d’un clin d’œil dans la vie d’une galaxie – les gaz sont entièrement consommés et la galaxie se stabilise pour adopter une forme elliptique massive.

Les scientifiques ont aussi utilisé des données du Sloan Digital Sky Survey, de l’Observatoire W. M. Keck de Mauna Kea, à Hawaï, et de l’Observatoire MMT sur le mont Hopkins, en Arizona.

Pour consulter l’étude :  http://iopscience.iop.org/2041-8205/767/1/L17

Pour plus de renseignements au sujet de WISE, visitez : http://www.nasa.gov/wise

Pour plus de renseignements au sujet de Hubble, visitez : http://www.nasa.gov/hubble

 

IMAGE: The tiny red spot in this image is one of the most efficient star-making galaxies ever observed, converting gas into stars at the maximum possible rate. The galaxy is shown here in an image from NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), which first spotted the rare galaxy in infrared light. Visible-light observations from NASA's Hubble Space Telescope (inset) reveal that the starlight in this galaxy is extraordinarily compact, with most of the light emitted by a region just a fraction of the size of the Milky Way galaxy. Within that tiny region, stars are forming at a rate hundreds of times that of our galaxy. Astronomers have combined these star-formation and size measurements from WISE and Hubble, with a measurement of the amount of gas -- fuel for star formation -- from the IRAM Plateau de Bure interferometer to confirm that SDSSJ1504+54 is forming stars at the maximum theoretical rate. This is a case of star formation at its most extreme.  Credit: NASA/JPL-Caltech/STScI/IRAM

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