Des observations à l'aide du Very Large Telescope de l'ESO ont révélé la formation d'étoiles au sein de puissants écoulements de matière provenant des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies. Ce sont les premières observations confirmées d'étoiles se formant dans ce type d'environnement extrême. La découverte a de nombreuses conséquences pour la compréhension des propriétés et de l'évolution des galaxies. Les résultats sont publiés dans la revue La nature .

Un groupe d'astronomes européens dirigé par le Royaume-Uni a utilisé les instruments MUSE et X-shooter sur le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Paranal de l'ESO au Chili pour étudier une collision en cours entre deux galaxies, connu collectivement comme IRAS F23128-5919, qui se trouvent à environ 600 millions d'années-lumière de la Terre. Le groupe a observé les vents colossaux de matière - ou les écoulements - qui prennent naissance près du trou noir supermassif au cœur de la galaxie australe de la paire, et ont trouvé la première preuve claire que des étoiles naissent en eux.

De tels écoulements galactiques sont entraînés par l'énorme production d'énergie des centres actifs et turbulents des galaxies. Des trous noirs supermassifs se cachent au cœur de la plupart des galaxies, et quand ils engloutissent de la matière, ils chauffent également le gaz environnant et l'expulsent de la galaxie hôte en puissant, vents denses.

"Les astronomes ont pensé pendant un certain temps que les conditions au sein de ces flux pourraient être propices à la formation d'étoiles, mais personne ne l'a vu réellement se produire car c'est une observation très difficile, " commente le chef d'équipe Roberto Maiolino de l'Université de Cambridge. "Nos résultats sont passionnants car ils montrent sans ambiguïté que des étoiles sont créées à l'intérieur de ces flux sortants."

Le groupe a entrepris d'étudier directement les étoiles dans le flux sortant, ainsi que le gaz qui les entoure. En utilisant deux des meilleurs instruments spectroscopiques VLT au monde, MUSE et X-shooter, ils pouvaient réaliser une étude très détaillée des propriétés de la lumière émise pour en déterminer la source.

Le rayonnement des jeunes étoiles est connu pour faire briller les nuages ​​de gaz proches d'une manière particulière. L'extrême sensibilité de X-shooter a permis à l'équipe d'écarter d'autres causes possibles de cette illumination, y compris les chocs de gaz ou le noyau actif de la galaxie.

Le groupe a ensuite fait une détection directe sans équivoque d'une population stellaire infantile dans le flux sortant. On pense que ces étoiles ont moins de quelques dizaines de millions d'années, et une analyse préliminaire suggère qu'elles sont plus chaudes et plus brillantes que les étoiles formées dans des environnements moins extrêmes tels que le disque galactique.

Comme preuve supplémentaire, les astronomes ont également déterminé le mouvement et la vitesse de ces étoiles. La lumière de la plupart des étoiles de la région indique qu'elles se déplacent à de très grandes vitesses loin du centre de la galaxie, ce qui serait logique pour des objets pris dans un flux de matière en mouvement rapide.

Co-auteur Helen Russell (Institut d'astronomie, Cambridge, UK) se développe :« Les étoiles qui se forment dans le vent près du centre de la galaxie pourraient ralentir et même commencer à se replier vers l'intérieur, mais les étoiles qui se forment plus loin dans le flux subissent moins de décélération et peuvent même s'envoler hors de la galaxie."

La découverte fournit des informations nouvelles et passionnantes qui pourraient améliorer notre compréhension de certaines astrophysiques, y compris comment certaines galaxies obtiennent leurs formes ; comment l'espace intergalactique s'enrichit d'éléments lourds; et même d'où peut provenir un rayonnement de fond infrarouge cosmique inexpliqué.

Maiolino est enthousiaste pour l'avenir : « Si la formation d'étoiles se produit vraiment dans la plupart des flux sortants galactiques, comme le prédisent certaines théories, alors cela fournirait un scénario complètement nouveau pour notre compréhension de l'évolution des galaxies."

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "Star formation in a galactic outflow" par Maiolino et al., paraître dans le journal La nature le 27 mars 2017.