ALMA, aidé par une lentille gravitationnelle, imagé la sortie, ou 'vent, ' d'une galaxie vue lorsque l'univers n'avait qu'un milliard d'années. L'image ALMA (circle call out) montre l'emplacement des molécules d'hydroxyle (OH). Ces molécules tracent l'emplacement du gaz de formation d'étoiles alors qu'il fuit la galaxie, entraîné soit par des supernovas, soit par un « vent » alimenté par un trou noir. Le champ d'étoiles en arrière-plan (Blanco Telescope Dark Energy Survey) montre l'emplacement de la galaxie. La circulaire, La forme à double lobe de la galaxie lointaine est due à la distorsion causée par l'effet grossissant cosmique d'une galaxie intermédiaire. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker/UT-Austin; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; AURA/NSF
Pour la première fois, un puissant "vent" de molécules a été détecté dans une galaxie située à 12 milliards d'années-lumière. Sondant une époque où l'univers avait moins de 10 pour cent de son âge actuel, Les recherches de l'astronome de l'Université du Texas à Austin, Justin Spilker, mettent en lumière la façon dont les premières galaxies ont régulé la naissance des étoiles pour éviter de s'effondrer. La recherche paraîtra dans le numéro du 7 septembre de la revue Science .
"Les galaxies sont compliquées, bêtes en désordre, et nous pensons que les flux sortants et les vents sont des éléments essentiels à leur formation et à leur évolution, réguler leur capacité de croissance, " dit Spiker.
Certaines galaxies telles que la Voie lactée et Andromède ont des taux de naissance d'étoiles relativement lents et mesurés, avec environ une nouvelle étoile qui s'allume chaque année. D'autres galaxies, connues sous le nom de galaxies étoilées, forger des centaines voire des milliers d'étoiles chaque année. Ce rythme effréné, cependant, ne peut pas être maintenu indéfiniment.
Pour éviter de s'éteindre dans un éclat de gloire de courte durée, certaines galaxies ralentissent leur naissance d'étoiles en fuite en éjectant, au moins temporairement, de vastes réserves de gaz dans leurs vastes halos, où le gaz s'échappe entièrement ou retombe lentement sur la galaxie, déclenchant de futures rafales de formation d'étoiles.
Jusqu'à maintenant, cependant, les astronomes ont été incapables d'observer directement ces puissants flux sortants dans le tout premier univers, où de tels mécanismes sont essentiels pour empêcher les galaxies de devenir trop grandes, trop vite.
Les observations de Spilker avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), montrent - pour la première fois - un puissant vent galactique de molécules dans une galaxie vue alors que l'univers n'avait que 1 milliard d'années. Ce résultat donne un aperçu de la façon dont certaines galaxies de l'univers primitif ont pu s'autoréguler leur croissance afin qu'elles puissent continuer à former des étoiles à travers le temps cosmique.
Les astronomes ont observé des vents de même taille, la vitesse et la masse dans les galaxies stellaires avoisinantes, mais la nouvelle observation d'ALMA est la sortie sans ambiguïté la plus éloignée jamais vue dans l'univers primitif.
Une impression d'artiste d'un écoulement de gaz moléculaire d'une galaxie active en formation d'étoiles. Crédit :NRAO/AUI/NSF, D. Berry
La galaxie, connu sous le nom de SPT2319-55, est à plus de 12 milliards d'années-lumière. Il a été découvert par le télescope du pôle Sud de la National Science Foundation.
ALMA a pu observer cet objet à une distance aussi énorme à l'aide d'une lentille gravitationnelle fournie par une galaxie différente qui se trouve presque exactement le long de la ligne de mire entre la Terre et SPT2319-55. La lentille gravitationnelle - la courbure de la lumière due à la gravité - agrandit la galaxie d'arrière-plan pour la faire paraître plus lumineuse, ce qui permet aux astronomes de l'observer plus en détail qu'ils ne le pourraient autrement. Les astronomes utilisent des programmes informatiques spécialisés pour déchiffrer les effets de la lentille gravitationnelle afin de reconstruire une image précise de l'objet le plus éloigné.
Cette vue assistée par objectif a révélé un puissant vent de gaz stellaire sortant de la galaxie à près de 800 kilomètres par seconde. Plutôt qu'une constante, petite brise, le vent s'envole en touffes discrètes, éliminer le gaz formateur d'étoiles aussi rapidement que la galaxie peut transformer ce gaz en de nouvelles étoiles.
L'écoulement a été détecté par la signature de longueur d'onde millimétrique d'une molécule appelée hydroxyle (OH), qui apparaissait comme une raie d'absorption :essentiellement, l'ombre d'une empreinte OH dans la lumière infrarouge brillante de la galaxie.
Les vents moléculaires sont un moyen efficace pour les galaxies d'autoréguler leur croissance, notent les chercheurs. Ces vents sont probablement déclenchés soit par les effets combinés de toutes les explosions de supernova qui accompagnent les explosions rapides, formation d'étoiles massives, ou par une puissante libération d'énergie alors qu'une partie du gaz de la galaxie tombe sur le trou noir supermassif en son centre.
"Jusque là, nous n'avons observé qu'une seule galaxie à une distance cosmique aussi remarquable, mais nous aimerions savoir si des vents comme ceux-ci sont également présents dans d'autres galaxies pour voir à quel point ils sont fréquents, " a conclu Spilker. " S'ils se produisent dans pratiquement toutes les galaxies, nous savons que les vents moléculaires sont à la fois omniprésents et également un moyen très courant pour les galaxies d'autoréguler leur croissance."
Cette recherche est présentée dans un article intitulé « Fast Molecular Outflow from a Dusty Star-Forming Galaxy in the Early Universe, " par J.S. Spilker et al. dans la revue Science .
