Ce dessin animé montre comment le gaz tombant dans des galaxies lointaines d'étoiles se retrouve dans de vastes réservoirs turbulents de gaz froid s'étendant sur 30, 000 années-lumière des régions centrales. ALMA a été utilisé pour détecter ces réservoirs turbulents de gaz froid entourant des galaxies lointaines similaires. En détectant CH+ pour la première fois dans l'univers lointain, cette recherche ouvre une nouvelle fenêtre d'exploration à une époque critique de la formation des étoiles. Crédit :ESO/L. Benassi
Une équipe dirigée par Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure et Observatoire de Paris, France) a utilisé le Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d'Atacama pour détecter les signatures de l'hydrure de carbone CH+ dans des galaxies lointaines. Le groupe a identifié des signaux forts de CH+ dans cinq des six galaxies étudiées, y compris le cil cosmique. Cette recherche fournit de nouvelles informations qui aident les astronomes à comprendre la croissance des galaxies et comment l'environnement d'une galaxie alimente la formation d'étoiles.
« Le CH+ est une molécule spéciale. Il a besoin de beaucoup d'énergie pour se former et est très réactif, ce qui signifie que sa durée de vie est très courte et qu'il ne peut pas être transporté loin. CH+ retrace ainsi la circulation de l'énergie dans les galaxies et leur environnement, " a déclaré Martin Zwaan, un astronome à l'ESO, qui a contribué au journal.
Comment CH+ trace l'énergie peut être considéré par analogie avec le fait d'être sur un bateau dans un océan tropical par temps sombre, nuit sans lune. Lorsque les conditions sont réunies, le plancton fluorescent peut s'allumer autour du bateau pendant qu'il navigue. La turbulence causée par le glissement du bateau dans l'eau excite le plancton à émettre de la lumière, qui révèle l'existence des régions turbulentes dans l'eau sombre sous-jacente. Étant donné que CH+ se forme exclusivement dans de petites zones où les mouvements turbulents du gaz se dissipent, sa détection trace essentiellement l'énergie à l'échelle galactique.
Le CH+ observé révèle des ondes de choc denses, alimenté par chaud, vents galactiques rapides provenant des régions de formation d'étoiles des galaxies. Ces vents traversent une galaxie, et pousser le matériel hors de celui-ci, mais leurs mouvements turbulents sont tels qu'une partie de la matière peut être à nouveau capturée par l'attraction gravitationnelle de la galaxie elle-même. Ce matériau se rassemble dans d'énormes réservoirs turbulents de froid, gaz à faible densité, s'étendant à plus de 30 000 années-lumière de la région de formation des étoiles de la galaxie.
"Avec CH+, nous apprenons que l'énergie est stockée dans de vastes vents de la taille d'une galaxie et finit sous forme de mouvements turbulents dans des réservoirs de gaz froid auparavant inédits entourant la galaxie, " dit Falgarone, qui est l'auteur principal du nouveau document. "Nos résultats remettent en cause la théorie de l'évolution des galaxies. En provoquant des turbulences dans les réservoirs, ces vents galactiques prolongent la phase de starburst au lieu de l'éteindre."
L'équipe a déterminé que les vents galactiques seuls ne pouvaient pas reconstituer les réservoirs gazeux nouvellement révélés et suggère que la masse est fournie par des fusions galactiques ou une accrétion à partir de flux de gaz cachés, comme le prédit la théorie actuelle.
"Cette découverte représente un grand pas en avant dans notre compréhension de la façon dont l'afflux de matière est régulé autour des galaxies les plus intenses en étoile du premier Univers, " déclare le directeur scientifique de l'ESO, Rob Ivison, un co-auteur sur le papier. "Cela montre ce qui peut être réalisé lorsque des scientifiques de diverses disciplines se réunissent pour exploiter les capacités du télescope le plus puissant du monde."
Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "Large turbulent reservoirs of coldmolecular gas around high redshift starburst galaxies" par E. Falgarone et al., apparaitre dans La nature le 30 août 2017.
