Les trois panneaux montrent, de gauche à droite, quelle pourrait être la trajectoire évolutive de XMM-2599, commençant comme une galaxie poussiéreuse de formation d'étoiles, puis devenir une galaxie morte, et peut-être finir comme une « galaxie amas la plus brillante, " ou BCG. Crédit :NRAO/AUI/NSF/B. Saxton; NASA/ESA/R. Foley; NASA/StScI.
Une équipe internationale d'astronomes dirigée par des scientifiques de l'Université de Californie, Bord de rivière, a trouvé une galaxie monstre inhabituelle qui existait il y a environ 12 milliards d'années, quand l'univers n'avait que 1,8 milliard d'années.
Baptisé XMM-2599, la galaxie a formé des étoiles à un rythme élevé puis est morte. On ne sait pas pourquoi il a soudainement cessé de former des étoiles.
"Même avant que l'univers n'ait 2 milliards d'années, XMM-2599 avait déjà formé une masse de plus de 300 milliards de soleils, ce qui en fait une galaxie ultramassive, " a déclaré Benjamin Forrest, chercheur postdoctoral au département de physique et d'astronomie de l'UC Riverside et auteur principal de l'étude. « Plus remarquablement, nous montrons que XMM-2599 a formé la plupart de ses étoiles dans une énorme frénésie lorsque l'univers avait moins de 1 milliard d'années, puis est devenu inactif au moment où l'univers n'avait que 1,8 milliard d'années."
L'équipe a utilisé des observations spectroscopiques du puissant spectrographe multi-objets pour l'exploration infrarouge de l'observatoire W. M. Keck, ou MOSFIRE, pour effectuer des mesures détaillées de XMM-2599 et quantifier précisément sa distance.
Les résultats de l'étude apparaissent dans le Journal d'astrophysique .
« A cette époque, très peu de galaxies ont cessé de former des étoiles, et aucun n'est aussi massif que XMM-2599, " a déclaré Gillian Wilson, professeur de physique et d'astronomie à l'UCR dans le laboratoire duquel Forrest travaille. "La simple existence de galaxies ultramassives comme XMM-2599 s'avère tout un défi pour les modèles numériques. Même si de telles galaxies massives sont incroyablement rares à cette époque, les modèles les prédisent. Les galaxies prédites, cependant, devraient former activement des étoiles. Qu'est-ce qui rend XMM-2599 si intéressant, inhabituel, et surprenant est qu'il ne forme plus d'étoiles, peut-être parce qu'il a cessé de recevoir du carburant ou que son trou noir a commencé à s'allumer. Nos résultats appellent à des changements dans la façon dont les modèles désactivent la formation d'étoiles dans les galaxies primitives."
L'équipe de recherche a découvert que XMM-2599 formait plus de 1, 000 masses solaires par an dans les étoiles à son pic d'activité - un taux de formation d'étoiles extrêmement élevé. En revanche, la Voie lactée forme environ une nouvelle étoile par an.
"XMM-2599 peut être un descendant d'une population de galaxies poussiéreuses hautement stellaires dans le tout premier univers que de nouveaux télescopes infrarouges ont récemment découvert, " a déclaré Danilo Marchesini, professeur agrégé d'astronomie à l'Université Tufts et co-auteur de l'étude.
La voie évolutive de XMM-2599 n'est pas claire.
"Nous avons attrapé XMM-2599 dans sa phase inactive, " a déclaré Wilson. "Nous ne savons pas ce qu'il deviendra aujourd'hui. Nous savons qu'il ne peut pas perdre de masse. Une question intéressante est ce qui se passe autour d'elle. Au fur et à mesure que le temps passe, pourrait-elle attirer gravitationnellement les galaxies stellaires proches et devenir une brillante cité de galaxies ?"
Co-auteur Michael Cooper, professeur agrégé d'astronomie à l'UC Irvine, a déclaré que ce résultat est une forte possibilité.
La photo montre Gillian Wilson (à gauche) et Benjamin Forrest. Crédit :I. Pittalwala, UC Riverside.
"Peut-être au cours des 11,7 milliards d'années suivantes d'histoire cosmique, XMM-2599 deviendra le membre central de l'un des amas de galaxies les plus brillants et les plus massifs de l'univers local, " dit-il. " Alternativement, il pourrait continuer à exister isolément. Ou nous pourrions avoir un scénario qui se situe entre ces deux résultats."
L'équipe a reçu plus de temps à l'Observatoire Keck pour suivre les questions sans réponse posées par XMM-2599.
« Nous avons identifié le XMM-2599 comme un candidat intéressant avec l'imagerie seule, " a déclaré la co-auteur Marianna Annunziatella, chercheur postdoctoral à l'Université Tufts. "Nous avons utilisé Keck pour mieux caractériser et confirmer sa nature et nous aider à comprendre comment les galaxies monstres se forment et meurent. MOSFIRE est l'un des instruments les plus efficaces et les plus efficaces au monde pour mener ce type de recherche."
