Les astronomes ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes pour montrer qu'une galaxie récemment découverte connaît un essor extraordinaire de la construction stellaire. La galaxie est à 12,7 milliards d'années-lumière de la Terre, vu à un stade critique de l'évolution des galaxies environ un milliard d'années après le Big Bang.

Après que les astronomes eurent découvert la galaxie, connu sous le nom de SPT 0346-52, avec le télescope du pôle Sud (SPT) de la National Science Foundation, ils l'ont observé avec plusieurs télescopes spatiaux et autres télescopes au sol. Les données du réseau international Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ont précédemment révélé une émission infrarouge extrêmement brillante, suggérant que la galaxie est en train de subir une formidable explosion de naissance d'étoiles.

Cependant, une autre explication restait :une grande partie de l'émission infrarouge était-elle plutôt causée par un trou noir supermassif en croissance rapide au centre de la galaxie ? Le gaz tombant vers le trou noir deviendrait beaucoup plus chaud et lumineux, faisant briller la poussière et les gaz environnants dans la lumière infrarouge. Pour explorer cette possibilité, les chercheurs ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et le réseau compact du télescope australien du CSIRO, un radiotélescope.

Aucun rayon X ou onde radio n'a été détecté, les astronomes ont donc pu exclure qu'un trou noir soit responsable de la majeure partie de la lumière infrarouge brillante.

"Nous savons maintenant que cette galaxie n'a pas de trou noir gorgé, mais au lieu de cela brille brillamment avec la lumière des étoiles nouveau-nées, " a déclaré Jingzhe Ma de l'Université de Floride à Gainesville, Floride, qui a dirigé la nouvelle étude. "Cela nous donne des informations sur la façon dont les galaxies et les étoiles qu'elles contiennent évoluent au cours des premiers temps de l'Univers."

Les étoiles se forment à un rythme d'environ 4, 500 fois la masse du Soleil chaque année dans SPT0346-52, l'un des taux les plus élevés observés dans une galaxie. Cela contraste avec une galaxie comme la Voie lactée qui ne forme qu'environ une masse solaire de nouvelles étoiles par an.

"Les astronomes appellent les galaxies avec beaucoup de formation d'étoiles "galaxies" starburst, " a déclaré le co-auteur Anthony Gonzalez, également de l'Université de Floride. "Ce terme ne semble pas rendre justice à cette galaxie, nous l'appelons donc une galaxie 'hyper-starburst'."

Le taux élevé de formation d'étoiles implique qu'un grand réservoir de gaz froid dans la galaxie est en train d'être converti en étoiles avec une efficacité inhabituellement élevée.

Les astronomes espèrent qu'en étudiant davantage de galaxies comme SPT0346-52, ils en apprendront davantage sur la formation et la croissance des galaxies massives et des trous noirs supermassifs en leurs centres.

"Depuis des décennies, les astronomes savent que les trous noirs supermassifs et les étoiles de leurs galaxies hôtes grandissent ensemble, " a déclaré le co-auteur Joaquin Vieira de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. " La raison exacte pour laquelle ils font cela reste un mystère. SPT0346-52 est intéressant car nous avons observé une incroyable rafale d'étoiles se former, et pourtant n'a trouvé aucune preuve d'un trou noir supermassif en croissance. Nous aimerions vraiment étudier cette galaxie plus en détail et comprendre ce qui a déclenché la formation d'étoiles et comment cela affecte la croissance du trou noir."

SPT0346-52 fait partie d'une population de fortes galaxies à lentilles gravitationnelles découvertes avec le SPT. SPT0346-52 apparaît environ six fois plus lumineux qu'il ne le serait sans lentille gravitationnelle, ce qui permet aux astronomes de voir plus de détails qu'il ne serait possible autrement.

Un article décrivant ces résultats apparaît dans un numéro récent de The Journal d'astrophysique .