Les galaxies se présentent sous une grande variété de formes, tailles et luminosités, allant des galaxies ordinaires banales aux galaxies actives lumineuses. Alors qu'une galaxie ordinaire est visible principalement à cause de la lumière de ses étoiles, une galaxie active brille le plus en son centre, ou noyau, où un trou noir supermassif émet une explosion constante de lumière vive alors qu'il consomme voracement le gaz et la poussière à proximité.

Assis quelque part sur le spectre entre les galaxies ordinaires et actives est une autre classe, connues sous le nom de galaxies de la région de la raie d'émission nucléaire à faible ionisation (LINER). Alors que les LINER sont relativement courants, représentant environ un tiers de toutes les galaxies proches, les astronomes ont âprement débattu de la principale source d'émission lumineuse des LINER. Certains soutiennent que les noyaux galactiques faiblement actifs sont responsables, tandis que d'autres soutiennent que les régions de formation d'étoiles en dehors du noyau galactique produisent le plus de lumière.

Une équipe d'astronomes a observé six galaxies LINER aux manières douces se transformer soudainement et de manière surprenante en quasars voraces, abritant le plus brillant de tous les noyaux galactiques actifs. L'équipe a fait part de ses observations, ce qui pourrait aider à démystifier la nature des LINERS et des quasars tout en répondant à des questions brûlantes sur l'évolution galactique, dans le Journal d'astrophysique le 18 septembre, 2019. Sur la base de leur analyse, les chercheurs suggèrent qu'ils ont découvert un tout nouveau type d'activité de trou noir au centre de ces six galaxies LINER.

"Pour l'un des six objets, nous avons d'abord pensé avoir observé un événement de perturbation de la marée, ce qui se produit lorsqu'une étoile passe trop près d'un trou noir supermassif et se fait déchiqueter, " dit Sara Frédéric, un étudiant diplômé du département d'astronomie de l'Université du Maryland et l'auteur principal du document de recherche. "Mais nous avons découvert plus tard qu'il s'agissait d'un trou noir auparavant dormant subissant une transition que les astronomes appellent un" regard changeant ", ' résultant en un quasar brillant. En observant six de ces transitions, le tout dans des galaxies LINER relativement calmes, suggère que nous avons identifié une classe totalement nouvelle de noyau galactique actif."

Les six transitions surprenantes ont été observées au cours des neuf premiers mois de l'installation transitoire de Zwicky (ZTF), un projet de relevé du ciel automatisé basé à l'observatoire Palomar de Caltech près de San Diego, Californie, qui a commencé ses observations en mars 2018. L'UMD est partenaire de l'effort ZTF, animé par le Joint Space-Science Institute (JSI), un partenariat entre l'UMD et le Goddard Space Flight Center de la NASA.

Des transitions d'apparence changeantes ont été documentées dans d'autres galaxies, le plus souvent dans une classe de galaxies actives connues sous le nom de galaxies de Seyfert. Par définition, Les galaxies Seyfert ont toutes un brillant, noyau galactique actif, mais les galaxies Seyfert de type 1 et de type 2 diffèrent par la quantité de lumière qu'elles émettent à des longueurs d'onde spécifiques. Selon Frédéric, de nombreux astronomes soupçonnent que la différence résulte de l'angle sous lequel les astronomes voient les galaxies.

On pense que les galaxies Seyfert de type 1 font face à la Terre, donnant une vue imprenable sur leurs noyaux, tandis que les galaxies Seyfert de type 2 sont inclinées à un angle oblique, tels que leurs noyaux sont partiellement obscurcis par un anneau en forme de beignet de dense, nuages ​​de gaz poussiéreux. Ainsi, les transitions d'apparence changeantes entre ces deux classes présentent un casse-tête pour les astronomes, puisque l'orientation d'une galaxie vers la Terre ne devrait pas changer.

Les nouvelles observations de Frederick et de ses collègues peuvent remettre ces hypothèses en question.

"We started out trying to understand changing look transformations in Seyfert galaxies. But instead, we found a whole new class of active galactic nucleus capable of transforming a wimpy galaxy to a luminous quasar, " said Suvi Gezari, an associate professor of astronomy at UMD, a co-director of JSI and a co-author of the research paper. "Theory suggests that a quasar should take thousands of years to turn on, but these observations suggest that it can happen very quickly. It tells us that the theory is all wrong. We thought that Seyfert transformation was the major puzzle. But now we have a bigger issue to solve."

Frederick and her colleagues want to understand how a previously quiet galaxy with a calm nucleus can suddenly transition to a bright beacon of galactic radiation. To learn more, they performed follow-up observations on the objects with the Discovery Channel Telescope, which is operated by the Lowell Observatory in partnership with UMD, Boston University, the University of Toledo and Northern Arizona University. These observations helped to clarify aspects of the transitions, including how the rapidly transforming galactic nuclei interacted with their host galaxies.

"Our findings confirm that LINERs can, En réalité, host active supermassive black holes at their centers, " Frederick said. "But these six transitions were so sudden and dramatic, it tells us that there is something altogether different going on in these galaxies. We want to know how such massive amounts of gas and dust can suddenly start falling into a black hole. Because we caught these transitions in the act, it opens up a lot of opportunities to compare what the nuclei looked like before and after the transformation."

Unlike most quasars, which light up the surrounding clouds of gas and dust far beyond the galactic nucleus, the researchers found that only the gas and dust closest to the nucleus had been turned on. Frederick, Gezari and their collaborators suspect that this activity gradually spreads from the galactic nucleus—and may provide the opportunity to map the development of a newborn quasar.

"It's surprising that any galaxy can change its look on human time scales. These changes are taking place much more quickly than we can explain with current quasar theory, " Frederick said. "It will take some work to understand what can disrupt a galaxy's accretion structure and cause these changes on such short order. The forces at play must be very extreme and very dramatic."

The research paper, "A New Class of Changing-look LINERs, " Sara Frederick, Suvi Gezari, Matthew Graham, Bradley Cenko, Sjoert Van Velzen, Daniel Stern, Nadejda Blagorodnova, Shrinivas Kulkarni, Lin Yan, Kishalay De, Christoffer Fremling, Tiara Hung, Erin Kara, David Shupe, Charlotte Ward, Eric Bellm, Richard Dekany, Dmitry Duev, Ulrich Feindt, Matteo Giomi, Thomas Kupfer, Russ Laher, Frank Masci, Adam Miller, James Neill, Chow-Choong Ngeow, Maria Patterson, Michael Porter, Ben Rusholme, Jesper Sollerman and Richard Walters, was published in The Journal d'astrophysique  on September 18, 2019.