En utilisant les capacités uniques du télescope spatial Hubble de la NASA, une équipe d'astronomes dirigée par Nahum Arav de Virginia Tech a découvert les écoulements les plus énergétiques jamais observés dans l'univers.

Les écoulements émanent des quasars et déchirent l'espace interstellaire à la manière des tsunamis sur Terre, faire des ravages dans les galaxies dans lesquelles résident les quasars. Les quasars sont les brillants, noyaux compacts de galaxies lointaines qui peuvent briller 1, 000 fois plus lumineuses que leurs galaxies hôtes de centaines de millions d'étoiles. Leurs moteurs centraux sont des trous noirs supermassifs gorgés de poussières tombantes, gaz, et des étoiles, dit Arav, professeur au Département de physique, partie du Virginia Tech College of Science.

Les quasars sont créés lorsqu'un trou noir dévore la matière, émettant ainsi un rayonnement intense. Poussé par la pression de radiation fulgurante du trou noir, les explosions commotionnelles poussent la matière loin du centre de la galaxie dans des écoulements qui accélèrent à des vitesses époustouflantes qui représentent quelques pour cent de la vitesse de la lumière, dit Arav.

« Ces sorties sont cruciales pour la compréhension de la formation des galaxies, " a déclaré Arav. "Ils poussent des centaines de masses solaires de matériaux chaque année. La quantité d'énergie mécanique transportée par ces flux sortants est jusqu'à plusieurs centaines de fois supérieure à la luminosité de l'ensemble de la galaxie de la Voie lactée."

Les résultats paraissent dans le numéro de mars de Suppléments de revues astrophysiques . L'équipe de recherche d'Arav comprend le chercheur post-doctorant Timothy Miller et le doctorant Xinfeng Xu, tous deux de Virginia Tech, ainsi que Gerard Kriss et Rachel Plesha du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland.

Les vents des quasars se propagent à travers le disque de la galaxie, balayant violemment des matériaux qui, autrement, auraient formé de nouvelles étoiles. Les radiations poussent le gaz et la poussière sur des distances bien plus grandes que ce que les scientifiques pensaient auparavant, créer un événement à l'échelle de la galaxie, selon l'étude.

Alors que ce tsunami cosmique frappe la matière interstellaire, sa température atteint des milliards de degrés, où le matériau brille en grande partie dans les rayons X, mais aussi largement dans tout le spectre lumineux. Toute personne témoin de cet événement assisterait à un fantastique spectacle de feux d'artifice. "Vous obtiendrez d'abord beaucoup de rayonnement sous forme de rayons X et de rayons gamma, et ensuite il percolera à la lumière visible et infrarouge, " a dit Arav. " Vous auriez un énorme spectacle de lumière, comme des arbres de Noël dans toute la galaxie."

La simulation numérique de l'évolution des galaxies suggère que de tels flux sortants peuvent expliquer certaines énigmes cosmologiques importantes, comme pourquoi les astronomes observent si peu de grandes galaxies dans l'univers et pourquoi il existe une relation entre la masse de la galaxie et la masse de son trou noir central. Cette étude montre que des écoulements de quasars aussi puissants devraient être répandus dans l'univers primitif.

"Les théoriciens et les observateurs savent depuis des décennies qu'il existe un processus physique qui bloque la formation d'étoiles dans les galaxies massives, mais la nature de ce processus a été un mystère. Mettre les sorties observées dans nos simulations résout ces problèmes en suspens dans l'évolution galactique, " a déclaré Jeremiah P. Ostriker, un éminent cosmologiste des universités Columbia et Princeton. (Ostriker n'a pas participé à cette étude.)

En plus de mesurer les quasars les plus énergétiques jamais observés, l'équipe a également découvert une autre sortie s'accélérant plus rapidement que toute autre. Le débit est passé de près de 43 millions de milles à l'heure à environ 46 millions de milles à l'heure sur une période de trois ans. Les scientifiques pensent que son accélération continuera d'augmenter avec le temps.

"Il y avait tellement de découvertes dans les données que je me sentais comme un gamin dans un magasin de bonbons, " ajouta Miller.

Les astronomes ont pu mesurer la vitesse vertigineuse du gaz accéléré par le vent du quasar en examinant les "empreintes digitales" spectrales de la lumière du gaz incandescent. Les données ultraviolettes de Hubble montrent que ces caractéristiques d'absorption ont été déplacées dans le spectre en raison du mouvement rapide du gaz dans l'espace. Ceci est dû à l'effet Doppler, où le mouvement d'un objet comprime ou étire les longueurs d'onde de la lumière selon qu'il s'approche ou s'éloigne de nous. Seul Hubble a la sensibilité ultraviolette pour obtenir les observations nécessaires menant à cette découverte, selon la Nasa.