Image de la galaxie hôte quasar à partir des données de l'équipe de recherche de l'UC San Diego. La distance à cette galaxie de quasar est d'environ 9,3 milliards d'années-lumière. L'image en quatre couleurs montre les résultats de l'utilisation de l'observatoire Keck et d'ALMA. Vu de l'observatoire de Keck, les couleurs vertes mettent en évidence le gaz énergétique à travers la galaxie qui est illuminé par le quasar. La couleur bleue représente des vents puissants soufflant dans toute la galaxie. Les couleurs rouge-orange représentent le gaz moléculaire froid dans le système vu d'ALMA. Le trou noir supermassif se trouve au centre de la zone circulaire rouge-orange vif légèrement en dessous du milieu de l'image. Crédit :A. Vayner et équipe
Les étoiles qui se forment dans les galaxies semblent être influencées par le trou noir supermassif au centre de la galaxie, mais le mécanisme de la façon dont cela se produit n'a pas été clair pour les astronomes jusqu'à présent.
"Les trous noirs supermassifs sont captivants, " dit l'auteur principal Shelley Wright, professeur de physique à l'Université de Californie à San Diego. « Comprendre pourquoi et comment les galaxies sont affectées par leurs trous noirs supermassifs est un casse-tête exceptionnel dans leur formation. »
Dans une étude publiée aujourd'hui dans The Journal d'astrophysique , Wright, étudiant diplômé Andrey Vayner, et leurs collègues ont examiné l'énergétique entourant les vents puissants générés par le brillant, trou noir supermassif vigoureux (appelé "quasar") au centre de la galaxie hôte 3C 298, situé à environ 9,3 milliards d'années-lumière.
"Nous étudions les trous noirs supermassifs au tout début de l'univers lorsqu'ils se développent activement en accrétant des quantités massives de matière gazeuse, " dit Wright. " Alors que les trous noirs eux-mêmes n'émettent pas de lumière, la matière gazeuse qu'ils mâchent est chauffée à des températures extrêmes, ce qui en fait les objets les plus lumineux de l'univers."
Les recherches de l'équipe de l'UC San Diego ont révélé que les vents soufflent dans toute la galaxie et ont un impact sur la croissance des étoiles.
"Il est remarquable que le trou noir supermassif soit capable d'impacter des étoiles se formant à de si grandes distances, " dit Wright.
Aujourd'hui, galaxies voisines montrent que la masse de la galaxie est étroitement corrélée à la masse du trou noir supermassif. Les recherches de Wright et Vayner indiquent que 3C 298 ne rentre pas dans cette relation d'échelle normale entre les galaxies proches et les trous noirs supermassifs qui se cachent en leur centre. Mais, dans l'univers primitif, leur étude montre que la galaxie 3C 298 est 100 fois moins massive qu'elle ne devrait l'être étant donné sa masse géante de trou noir supermassif.
Cela implique que la masse du trou noir supermassif est établie bien avant la galaxie, et potentiellement l'énergétique du quasar est capable de contrôler la croissance de la galaxie.
Pour mener l'étude, les chercheurs de l'UC San Diego ont utilisé plusieurs installations astronomiques de pointe. Le premier d'entre eux était l'instrument OSIRIS (OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph) de l'Observatoire de Keck et son système d'optique adaptative (AO) avancé. Un système AO permet aux télescopes au sol d'obtenir des images de meilleure qualité en corrigeant le flou causé par l'atmosphère terrestre. Les images obtenues sont aussi bonnes que celles obtenues depuis l'espace.
La deuxième grande installation était l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, connu sous le nom « ALMA, " un observatoire international au Chili capable de détecter des longueurs d'onde millimétriques en utilisant jusqu'à 66 antennes pour obtenir des images haute résolution du gaz entourant le quasar.
"La partie la plus agréable de la recherche sur cette galaxie a été de rassembler toutes les données de différentes longueurs d'onde et techniques, " a déclaré Vayner. "Chaque nouvel ensemble de données que nous avons obtenu sur cette galaxie a répondu à une question et nous a aidés à assembler certaines des pièces du puzzle. Cependant, à la fois, cela a créé de nouvelles questions sur la nature de la galaxie et la formation de trous noirs supermassifs."
Wright était d'accord, disant que les ensembles de données étaient "extrêmement magnifiques" à la fois de l'observatoire Keck et de l'ALMA, offrant une mine de nouvelles informations sur l'univers.
Ces découvertes sont les premiers résultats d'une étude plus large des quasars distants et de l'impact de leur énergie sur la formation d'étoiles et la croissance des galaxies. Vayner et son équipe continueront à développer des résultats sur des quasars plus éloignés en utilisant les nouvelles installations et capacités de l'observatoire Keck et d'ALMA.
