Cette image montre la fusion de deux galaxies, connu sous le nom de NGC 7752 (plus grand) et NGC 7753 (plus petit), également collectivement appelé Arp86. Dans ces images, différentes couleurs correspondent à différentes longueurs d'onde de la lumière infrarouge. Le bleu et le vert sont des longueurs d'onde fortement émises par les étoiles. Le rouge est une longueur d'onde principalement émise par la poussière. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Trois images du télescope spatial Spitzer de la NASA montrent des paires de galaxies à l'aube de consolidations cosmiques. Bien que les galaxies semblent séparées maintenant, la gravité les rapproche, et bientôt ils se combineront pour former de nouveaux, galaxies fusionnées. Certaines galaxies fusionnées connaîtront des milliards d'années de croissance. Pour les autres, cependant, la fusion lancera des processus qui finiront par arrêter la formation d'étoiles, condamnant les galaxies à dépérir prématurément.
Seuls quelques pour cent des galaxies de l'univers proche fusionnent, mais les fusions de galaxies étaient plus courantes entre 6 et 10 milliards d'années, et ces processus ont profondément façonné notre paysage galactique moderne. Depuis plus de 10 ans, scientifiques travaillant sur le Grand Observatoire All-sky LIRG Survey, ou OBJECTIFS, ont utilisé des galaxies proches pour étudier les détails des fusions de galaxies et les utiliser comme laboratoires locaux pour cette période antérieure de l'histoire de l'univers. L'enquête s'est concentrée sur 200 objets proches, y compris de nombreuses galaxies à divers stades de fusion. Les images ci-dessus montrent trois de ces cibles, imagé par Spitzer.
Dans ces images, différentes couleurs correspondent à différentes longueurs d'onde de la lumière infrarouge, qui ne sont pas visibles à l'œil humain. Le bleu correspond à 3,6 microns, et le vert correspond à 4,5 microns, tous deux fortement émis par les étoiles. Le rouge correspond à 8,0 microns, une longueur d'onde principalement émise par la poussière.
L'un des principaux processus considérés comme responsables d'un arrêt soudain de la formation d'étoiles à l'intérieur d'une galaxie fusionnée est un trou noir suralimenté. Au centre de la plupart des galaxies se trouve un trou noir supermassif, une bête puissante des millions à des milliards de fois plus massive que le Soleil. Lors d'une fusion galactique, le gaz et la poussière sont poussés au centre de la galaxie, où ils aident à faire de jeunes étoiles et alimentent également le trou noir central.
Cette image montre la fusion de deux galaxies, connu sous le nom de NGC 6786 (à droite) et UGC 11415 (à gauche), également appelé collectivement VII Zw 96. Il est composé d'images de trois canaux de la caméra infrarouge Spitzer (IRAC) :canal IRAC 1 en bleu, Canal IRAC 2 en vert et canal IRAC 3 en rouge. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Mais ce sursaut d'activité peut créer un environnement instable. Les ondes de choc ou les vents puissants produits par le trou noir en croissance peuvent balayer la galaxie, éjecter de grandes quantités de gaz et arrêter la formation d'étoiles. Des flux sortants suffisamment puissants ou répétitifs peuvent entraver la capacité de la galaxie à fabriquer de nouvelles étoiles.
La relation entre les fusions, éclats de formation d'étoiles, et l'activité des trous noirs est complexe, et les scientifiques s'efforcent toujours de le comprendre pleinement. L'une des galaxies nouvellement fusionnées fait l'objet d'une étude détaillée avec le W.M. Observatoire Keck à Hawaï, dans lequel les scientifiques de GOALS ont recherché des ondes de choc galactiques entraînées par le noyau central actif de la galaxie, un objet extrêmement lumineux alimenté par un trou noir supermassif se nourrissant de matière autour de lui. L'absence de signatures de choc suggère que le rôle des noyaux galactiques actifs dans la formation de la croissance des galaxies lors d'une fusion peut ne pas être simple.
Cette image montre deux galaxies fusionnant appelées Arp 302, également appelé VV 340. Dans ces images, différentes couleurs correspondent à différentes longueurs d'onde de la lumière infrarouge. Le bleu et le vert sont des longueurs d'onde fortement émises par les étoiles. Le rouge est une longueur d'onde principalement émise par la poussière. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Les galaxies en fusion dans l'univers voisin semblent particulièrement brillantes pour les observatoires infrarouges comme Spitzer. Les études GOALS se sont également appuyées sur les observations des galaxies cibles par d'autres observatoires spatiaux, y compris les télescopes spatiaux Hubble et Chandra de la NASA, le satellite Herschel de l'Agence spatiale européenne, ainsi que des installations au sol, dont l'Observatoire de Keck, le Very Large Array de la National Science Foundation et le Large Millimeter Array d'Atacama.
