Les galaxies les plus massives de notre voisinage ont formé leurs étoiles il y a des milliards d'années, au début de l'histoire de l'univers. A l'heure actuelle, ils produisent très peu de nouvelles étoiles. Les astronomes ont longtemps cru que c'était parce qu'ils contenaient très peu de gaz, un ingrédient clé nécessaire à la production d'étoiles. Mais notre nouvelle étude, publié dans Nature Astronomy, remet maintenant en cause cette vision de longue date.

En sondant les environnements extrêmes de galaxies massives lointaines, nous pouvons apprendre non seulement sur leur évolution et l'histoire de l'univers, mais surtout sur les processus fondamentaux régulant la formation des étoiles. Étant donné que les étoiles produisent la plupart des différents types d'atomes dans notre corps et dans le monde qui nous entoure, comprendre comment ils se sont formés est essentiel pour savoir d'où nous venons.

Les galaxies existent en deux types principaux :disque et elliptique. Disques de galaxies, dont la Voie lactée, sont plats et contiennent de grands réservoirs de gaz qu'ils utilisent pour former continuellement des étoiles. Les galaxies elliptiques sont massives, rond et a cessé de former des étoiles depuis longtemps. La plupart des théories supposent qu'à un moment donné, les galaxies elliptiques ont perdu leurs réservoirs de gaz, ce qui a fait chuter le taux de formation d'étoiles.

Lumière lointaine

Notre équipe a cherché à savoir s'il existait d'autres moyens de les galaxies elliptiques pourraient avoir perdu leur capacité à former des étoiles. La distance aux galaxies est mesurée par la luminosité de ses étoiles, en années-lumière (défini comme le temps que met la lumière pour nous atteindre en un an). Comme il faut tant de temps pour que la lumière de ces galaxies lointaines nous parvienne, nous pouvons comprendre qu'ils nous apparaissent tels qu'ils étaient il y a 10 milliards d'années.

Idéalement, nous voudrions observer directement le gaz dans ces galaxies, mais cela est extrêmement difficile et nécessiterait plusieurs heures d'observations par galaxie – et nous devons examiner des milliers de galaxies. Au lieu, nous avons choisi d'étudier la poussière. La poussière (froide plutôt que chaude) ne représente que 1% de la matière interstellaire d'une galaxie, mais on le trouve partout où se trouve le gaz froid. Une galaxie qui contient beaucoup de poussière contient donc aussi beaucoup de gaz.

Nous avons utilisé les données du Cosmological Evolution Survey (COSMOS), qui couvre une grande partie du ciel observée par la plupart des grands télescopes, sur Terre et dans l'espace. Nous avons utilisé des images de l'infrarouge aux longueurs d'onde radio de la lumière, ce qui nous permet de mesurer à la fois le taux de formation d'étoiles et la masse de poussière froide dans les galaxies.

Puisque les galaxies qui nous intéressent sont si éloignées, il est impossible de détecter chaque galaxie individuellement dans les données infrarouges ou radio existantes. Au lieu, nous avons combiné la lumière de 1, 000 galaxies et déterminé combien de gaz elles contiennent en moyenne et à quelle vitesse elles forment des étoiles.

Par conséquent, nous avons fait une découverte passionnante. Malgré un faible taux de formation d'étoiles, les galaxies elliptiques contiennent des quantités étonnamment importantes de gaz :100 fois plus que prévu. C'est surprenant à deux titres. Cela remet en question notre vision standard des galaxies elliptiques en tant qu'objets « ennuyeux » pauvres en gaz. Mais cela nous oblige également à repenser la vision de base des processus de formation d'étoiles – nous avons toujours supposé que la présence de gaz froid devait conduire à la formation d'étoiles. Ici, nous constatons que les galaxies elliptiques forment des étoiles beaucoup moins efficacement que les galaxies à disques à la même époque.

Alors pourquoi est-ce? Il y a neuf ans, J'ai prédit cette possibilité à partir de simulations numériques que j'avais effectuées en tant que doctorant. étudiant. J'ai trouvé que dans les galaxies à disques, l'attraction gravitationnelle des étoiles aide le gaz à s'effondrer pour former de nouvelles étoiles. En revanche, le gaz dans les galaxies elliptiques ressent une attraction plus faible des étoiles et ne s'effondre pas si facilement. Il est fascinant que la morphologie globale d'une galaxie puisse contrôler ce qui se passe aux plus petites échelles.

Les prochaines étapes de notre recherche utiliseront de nouvelles simulations et, espérons-le, des observations directes du gaz froid lui-même avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un observatoire au Chili, pour améliorer notre compréhension de l'interaction complexe entre la formation des étoiles et la morphologie des galaxies. Cela mettra en lumière les processus universels qui se produisent finalement dans chaque galaxie, y compris notre propre Voie Lactée.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.