Les amas de galaxies sont des régions rares de l'univers composées de centaines de galaxies contenant des milliards d'étoiles, ainsi que les gaz chauds et la matière noire.

On sait depuis longtemps que lorsqu'une galaxie tombe dans un amas, la formation d'étoiles s'arrête assez rapidement dans un processus connu sous le nom de "trempe". Qu'est-ce qui fait réellement éteindre les étoiles, cependant, est un mystère, malgré plusieurs explications plausibles ayant été proposées par les astronomes.

Une nouvelle étude internationale dirigée par l'astronome Ryan Foltz, un ancien étudiant diplômé de l'Université de Californie, Bord de rivière, a fait la meilleure mesure à ce jour de l'échelle de temps de trempe, mesurer comment il varie à travers 70 pour cent de l'histoire de l'univers. L'étude a également révélé le processus probablement responsable de l'arrêt de la formation d'étoiles dans les amas.

Chaque galaxie entrant dans un amas est connue pour apporter avec elle du gaz froid qui n'a pas encore formé d'étoiles. Une explication possible suggère qu'avant que le gaz froid puisse se transformer en étoiles, il est "dépouillé" de la galaxie par la chaleur, gaz dense déjà dans le cluster, provoquant l'arrêt de la formation d'étoiles.

Une autre possibilité est que les galaxies soient plutôt « étranglées, " ce qui signifie qu'ils cessent de former des étoiles parce que leurs réservoirs cessent de se réapprovisionner en gaz froid supplémentaire une fois qu'ils tombent à l'intérieur de l'amas. Ce processus devrait être plus lent que le décapage.

Une troisième possibilité est que l'énergie provenant de la formation d'étoiles elle-même éloigne une grande partie du combustible gazeux froid de la galaxie et l'empêche de former de nouvelles étoiles. Ce scénario de « sortie » devrait se produire sur une échelle de temps plus rapide que le décapage, parce que le gaz est perdu à jamais pour la galaxie et n'est pas disponible pour former de nouvelles étoiles.

Parce que ces trois processus physiques différents prédisent que les galaxies s'éteindront à différentes échelles de temps relatives au cours de l'histoire de l'univers, les astronomes ont postulé que s'ils pouvaient comparer le nombre de galaxies éteintes observées sur une longue base de temps, le processus dominant provoquant l'extinction des étoiles deviendrait plus facilement apparent.

Cependant, jusque récemment, il était très difficile de trouver des amas éloignés, et encore plus difficile de mesurer les propriétés de leurs galaxies. L'adaptation internationale Spitzer de l'enquête en grappes à séquence rouge, ou SpARCS, enquête a maintenant fait une mesure de plus de 70 pour cent de l'histoire de l'univers, accompli en innovant de nouvelles techniques de détection de clusters, qui a permis la découverte de centaines de nouveaux amas dans l'univers lointain.

En utilisant certains de leurs propres clusters SpARCS nouvellement découverts, la nouvelle étude dirigée par l'UCR a découvert qu'il faut plus de temps à une galaxie pour arrêter de former des étoiles à mesure que l'univers vieillit :seulement 1,1 milliard d'années lorsque l'univers était jeune (4 milliards d'années), 1,3 milliard d'années lorsque l'univers est d'âge moyen (6 milliards d'années), et 5 milliards d'années dans l'univers actuel.

« La comparaison des observations de l'échelle de temps d'extinction dans les galaxies des amas de l'univers lointain à celles de l'univers proche a révélé qu'un processus dynamique tel que le dégazage correspond mieux aux prédictions que l'étranglement ou les écoulements, " a déclaré Foltz.

Pour effectuer cette mesure de pointe, l'équipe SpARCS a nécessité 10 nuits d'observations avec les télescopes de l'Observatoire W. M. Keck (10 mètres de diamètre) à Hawaï, et 25 nuits d'observations avec les télescopes jumeaux Gemini (8 mètres de diamètre) à Hawaï et au Chili.

« Grâce à l'investissement phénoménal dans nos travaux de ces observatoires, nous pensons maintenant avoir une bonne idée de la façon dont la formation des étoiles s'arrête dans les galaxies les plus massives des amas, " a déclaré Gillian Wilson, professeur de physique et d'astronomie à l'UCR et responsable de l'enquête SpARCS, dans le laboratoire duquel Foltz travaillait lorsque l'étude a été réalisée. « Il y a de bonnes raisons, cependant, croire que les galaxies de masse inférieure peuvent s'éteindre par un processus différent. C'est l'une des questions auxquelles notre équipe s'efforce de répondre ensuite."

L'équipe a reçu 50 nuits supplémentaires de temps Gémeaux et une subvention de 1,2 million de dollars de la National Science Foundation pour étudier comment la formation d'étoiles s'arrête dans des galaxies de masse plus régulière. Wilson a également reçu des observations du télescope spatial Hubble et une subvention de la NASA pour analyser des images haute résolution des galaxies en train de s'éteindre.

Le document de recherche est publié dans le Journal d'astrophysique .