Cette conception d'artiste dépeint un quasar énergétique qui a nettoyé le centre de la galaxie de gaz et de poussière, et ces vents se propagent maintenant à la périphérie. Bientôt, il n'y aura plus de gaz et de poussière, et seul un quasar bleu lumineux restera. Crédit :Michelle Vigeant
Lors de la réunion annuelle de l'American Astronomical Society à St. Louis, Missouri, Allison Kirkpatrick, professeur assistant de physique et d'astronomie à l'Université du Kansas, annoncera sa découverte des "quasars froids" - des galaxies contenant une abondance de gaz froid qui peuvent encore produire de nouvelles étoiles malgré un quasar au centre - une découverte révolutionnaire qui renverse les hypothèses sur la maturation des galaxies et peut représenter une phase de l'évolution de chaque galaxie cycle de vie inconnu jusqu'à présent.
Son point de presse, intitulé « Une nouvelle population de quasars froids, " a lieu mercredi, 12 Juin, au 2e étage de l'hôtel St. Louis Union Station.
Un quasar, ou "source radio quasi-stellaire, " est essentiellement un trou noir supermassif sous stéroïdes. Le gaz tombant vers un quasar au centre d'une galaxie forme un " disque d'accrétion " qui peut rejeter une quantité ahurissante d'énergie électromagnétique, présentant souvent une luminosité des centaines de fois supérieure à celle d'une galaxie typique. Typiquement, la formation d'un quasar s'apparente à une retraite galactique, et on a longtemps pensé que cela signifiait la fin de la capacité d'une galaxie à produire de nouvelles étoiles.
"Tout le gaz qui s'accumule sur le trou noir est chauffé et émet des rayons X, " a déclaré Kirkpatrick. " La longueur d'onde de la lumière que vous dégagez correspond directement à votre degré de chaleur. Par exemple, vous et moi dégageons une lumière infrarouge. Mais quelque chose qui émet des rayons X est l'une des choses les plus chaudes de l'univers. Ce gaz commence à s'accumuler sur le trou noir et commence à se déplacer à des vitesses relativistes; vous avez aussi un champ magnétique autour de ce gaz, et ça peut être tordu. De la même manière que vous obtenez des éruptions solaires, vous pouvez faire passer des jets de matière à travers ces lignes de champ magnétique et être tirés loin du trou noir. Ces jets étouffent essentiellement l'approvisionnement en gaz de la galaxie, donc plus aucun gaz ne peut tomber sur la galaxie et former de nouvelles étoiles. Après qu'une galaxie a cessé de former des étoiles, nous disons que c'est une galaxie morte passive."
Mais dans l'enquête de Kirkpatrick, environ 10 % des galaxies abritant des trous noirs supermassifs en accumulation avaient une réserve de gaz froid après être entrée dans cette phase, et encore fait de nouvelles étoiles.
Un quasar bleu optique à une époque rétrospective de 7 milliards d'années (ce n'est pas une galaxie proche). Normalement, quelque chose comme ça n'aurait pas d'émission infrarouge. Crédit :Dark Energy Camera Legacy Survey DR7/NOAO
"C'est en soi surprenant, " dit-elle. " Toute cette population est tout un tas d'objets différents. Certaines galaxies ont des signatures de fusion très évidentes; certains d'entre eux ressemblent beaucoup à la Voie lactée et ont des bras en spirale très évidents. Certains d'entre eux sont très compacts. De cette population diversifiée, nous avons alors 10 pour cent supplémentaires qui sont vraiment uniques et inattendus. Ceux-ci sont très compacts, bleu, sources lumineuses. Ils ressemblent exactement à ce que vous attendez d'un trou noir supermassif à la fin des étapes après avoir éteint toute la formation d'étoiles dans une galaxie. Cela évolue vers une galaxie elliptique passive, pourtant, nous y avons également trouvé beaucoup de gaz froid. C'est la population que j'appelle les « quasars froids ».
L'astrophysicienne de la KU soupçonnait que les « quasars froids » dans son étude représentaient une brève période encore à reconnaître dans les phases finales de la durée de vie d'une galaxie - en termes de vie humaine, la phase éphémère du « quasar froid » peut ressembler à la fête de retraite d'une galaxie.
"Ces galaxies sont rares car elles sont dans une phase de transition - nous les avons attrapées juste avant que la formation d'étoiles dans la galaxie ne s'éteigne et cette période de transition devrait être très courte, " elle a dit.
Kirkpatrick a d'abord identifié les objets d'intérêt dans une zone du Sloan Digital Sky Survey, la carte numérique la plus détaillée de l'univers disponible. Dans une zone surnommée « Stripe 82, " Kirkpatrick et ses collègues ont pu identifier visuellement les quasars.
"Ensuite, nous avons parcouru cette zone avec le télescope XMM Newton et l'avons étudiée aux rayons X, " dit-elle. " Les rayons X sont la signature clé de la croissance des trous noirs. De là, nous l'avons examiné avec le télescope spatial Herschel, un télescope infrarouge lointain, qui peut détecter la poussière et le gaz dans la galaxie hôte. Nous avons sélectionné les galaxies que nous pouvions trouver à la fois dans les rayons X et dans l'infrarouge."
L'émission de poussière de la même galaxie de quasar bleu. Il est étonnamment brillant - en fait, c'est l'un des objets les plus brillants sur le terrain, indiquant beaucoup de poussière. En raison de la résolution du télescope, nous ne pouvons pas voir à quoi ressemble réellement cette poussière. Crédit :Herschel/ESA
La chercheuse de la KU a déclaré que ses découvertes donnent aux scientifiques une nouvelle compréhension et des détails sur la façon dont se déroule l'extinction de la formation d'étoiles dans les galaxies, et renverse les présomptions sur les quasars.
"Nous savions déjà que les quasars traversaient une phase obscurcie par la poussière, " a déclaré Kirkpatrick. "Nous savions qu'ils traversaient une phase fortement enveloppée où la poussière entoure le trou noir supermassif. Nous appelons cela la phase du quasar rouge. Mais maintenant, nous avons trouvé ce régime de transition unique que nous ne connaissions pas auparavant. Avant, si vous disiez à quelqu'un que vous aviez trouvé un quasar lumineux qui avait une couleur optique bleue, mais qu'il contenait encore beaucoup de poussière et de gaz, et beaucoup de formation d'étoiles - les gens diraient, 'Non, ce n'est pas à quoi ces choses devraient ressembler.'"
Prochain, Kirkpatrick espère déterminer si la phase de « quasar froid » se produit dans une classe spécifique de galaxies ou dans chaque galaxie.
"Nous pensions que la façon dont ces choses se déroulaient était que vous aviez un trou noir en pleine croissance, il est entouré de poussière et de gaz, il commence à souffler ce matériau, " dit-elle. " Ensuite, il devient un objet bleu lumineux. Nous avons supposé quand il a soufflé son propre gaz, il soufflerait également son gaz hôte. Mais il semble qu'avec ces objets, ce n'est pas le cas. Ceux-ci ont soufflé leur propre poussière - nous le voyons donc comme un objet bleu - mais ils n'ont pas encore soufflé toute la poussière et le gaz des galaxies hôtes. Il s'agit d'une phase de transition, disons de 10 millions d'années. Dans les échelles de temps universelles, c'est vraiment court et il est difficile d'attraper cette chose. Nous faisons ce que nous appelons une enquête à l'aveugle pour trouver des objets que nous ne cherchions pas. Et en trouvant ces objets, Oui, cela pourrait impliquer que cela arrive à toutes les galaxies."
