Une équipe internationale d'astrophysiciens utilisant le Grand télescope millimétrique (LMT) dans le centre du Mexique a détecté une sortie inattendue et puissante de gaz moléculaire dans une lointaine galaxie active similaire à la Voie lactée. La galaxie est à 800 millions d'années-lumière de la Terre. Les résultats sont publiés dans l'édition actuelle de Lettres de revues astrophysiques .

L'équipe de recherche comprend Min S. Yun, professeur d'astronomie à l'Université du Massachusetts Amherst, et collègues de l'Instituto Nacional de Astrofísica du Mexique, Óptica y Electrónica (INAOE), l'Université nationale autonome du Mexique (UNAM) et les institutions en Italie, La Belgique, Finlande, les Pays-Bas, Allemagne et Espagne.

Yun dit que le LMT, qui est exploité conjointement par UMass Amherst et INAOE, est particulièrement adapté pour détecter un faible, ligne large comme ce résultat d'observation et est conçu spécifiquement pour ce type d'expérience. "Comprendre à quelle fréquence le trou noir supermassif central perturbe sa galaxie hôte à travers un processus de rétroaction énergétique encore inconnu est l'une des questions les plus importantes sans réponse dans l'étude de l'évolution des galaxies aujourd'hui, et le LMT avec toute sa surface de 50 mètres qui vient d'être achevé, devrait fournir plus d'informations au cours des prochaines saisons d'observation, " il dit

Anna Lia Longinotti de l'INAOE, qui a dirigé la recherche, dit "La nouveauté de ce résultat est que nous voyons un retour d'information dans une galaxie où ce phénomène n'est pas attendu. Les deux autres galaxies où il a été observé sont plus riches en poussière et en gaz, alors que cette galaxie est de type spirale, donc plus proche de la Voie Lactée. Cette découverte ouvre la voie à l'exploration de la possibilité que la rétroaction des noyaux galactiques actifs (AGN) puisse également être produite par des objets moins lumineux avec des caractéristiques différentes."

Il y a environ deux ans, grâce aux données radiographiques obtenues par le satellite de l'Agence spatiale européenne XMM-Newton, la présence de sorties ultra-rapides d'ionisé, du gaz chaud à vitesse sous-relativiste a été signalé dans ce même objet, appelé IRAS17020+4544. On pense que ces vents proviennent du disque d'accrétion situé autour du trou noir supermassif qui alimente les noyaux galactiques actifs lumineux (quasars). L'activité de ce type de galaxie est liée à l'énergie libérée par les processus d'accrétion qui se déroulent à proximité du trou noir. Malgré l'hébergement d'un noyau actif, cette galaxie est considérablement moins lumineuse par rapport aux quasars.

Les données obtenues avec le spectrographe LMT Redshift Search Receiver (RSR), développé à UMass Amherst, révèlent que de tels écoulements ultra-rapides de rayons X coexistent avec des écoulements moléculaires de gaz froid et dense qui émet à des fréquences millimétriques, selon un article récemment publié dans la revue Lettres de revues astrophysiques .

Longinotti explique que le gaz détecté par le LMT est situé dans la même galaxie hôte à une grande distance, 2, 000 à 20, 000 années-lumière du trou noir central, alors que le vent rapide aux rayons X est situé beaucoup plus près du trou noir au cœur du noyau actif.

Elle a souligné que parmi les mérites scientifiques de la poursuite des observations du gaz moléculaire AGN, l'un est de corroborer l'existence d'un lien entre les vents rapides du disque d'accrétion et les sorties à grande échelle de gaz moléculaire. "Dans cette galaxie, nous avions déjà des preuves d'un vent capable de produire une rétroaction vers la galaxie hôte. Les processus de rétroaction peuvent être le résultat d'une éjection importante de masse et d'énergie qui a pour effet de balayer la galaxie et d'éliminer le gaz avec lequel les étoiles se forment Le gaz entraîné par l'écoulement se déplace vers l'extérieur et la galaxie se retrouve sans « nourriture principale » pour former de nouvelles étoiles. Finalement, l'effet de la rétroaction est que la galaxie devient inefficace pour former des étoiles et elle devient une galaxie passive, " elle dit.

Le vent du disque d'accrétion observé dans la lumière des rayons X est lancé avec une certaine quantité d'énergie et de force. "Nos mesures semblent indiquer que le flux moléculaire conserve cette énergie initiale tout en balayant la galaxie, donc nous voyons cette connexion, et cela semble indiquer que le comportement du trou noir, qui est chargé de lancer le vent du disque, a un effet profond sur le gaz distribué à une échelle beaucoup plus grande dans la galaxie hôte. En conclusion, cette connexion régule l'activité de formation des étoiles et l'évolution des galaxies.

Longinotti dit que ce phénomène n'était pas attendu dans des objets qui ne sont pas des quasars ni des galaxies infrarouges ultra lumineuses, tous deux caractérisés par une grande quantité de gaz moléculaire. "Nous savions que les caractéristiques techniques du LMT permettaient systématiquement l'observation du gaz moléculaire dans les galaxies, mais dans celle-ci en particulier, nous pouvions déterminer la présence de l'écoulement moléculaire, et mesurer sa vitesse. Bien qu'ils ne soient pas aussi élevés que ceux trouvés pour le vent aux rayons X, la vitesse d'écoulement moléculaire est comprise entre 700 et 1000 km/s, donc bien au-delà du gaz froid typiquement observé en co-rotation dans plusieurs galaxies."

Olga Vega de l'INAOE qui a également participé au projet, a souligné que le LMT est actuellement le meilleur télescope mono-antenne pour mener ce type de recherche. Elle dit, à ce jour, la connexion de ces vents n'a été détectée que dans trois objets, et les deux autres sont 10 fois plus lumineuses que celle-ci. Vega dit maintenant que le LMT fonctionne avec 50 mètres de diamètre et qu'une nouvelle instrumentation est en cours d'installation, c'est un observatoire idéal pour rechercher et détecter ces sorties dans d'autres galaxies. « Si le but est d'effectuer une étude plus approfondie, il faut passer à l'interférométrie car cette technique permet des dimensions, distribution spatiale et géométrie des écoulements moléculaires à révéler. Néanmoins, le LMT aura un rôle fondamental pour découvrir de nouveaux flux moléculaires et ainsi, pour dévoiler la nature de la rétroaction cosmique et son rôle dans l'évolution des galaxies."

Longinotti dit que cette galaxie particulière fera l'objet d'autres études sur plusieurs longueurs d'onde, ce qui en fait la première fois qu'une campagne aussi large et complète est menée pour faire progresser la compréhension du phénomène d'écoulement.