A l'aide de l'Observatoire ALMA, une équipe internationale d'astronomes a mené une campagne d'observation du milieu interstellaire (ISM) dans une galaxie hôte d'un quasar à fort décalage vers le rouge connu sous le nom de SDSS J231038.88+185519.7 (SDSS J2310+1855 en abrégé). Résultats des observations, publié le 24 juillet sur arXiv.org, pourrait améliorer la connaissance des propriétés et de la nature de ce quasar.

Objets quasi-stellaires (QSO), ou quasars, sont des noyaux galactiques actifs extrêmement lumineux (AGN) contenant des trous noirs centraux supermassifs avec des disques d'accrétion. Leurs décalages vers le rouge sont mesurés à partir des fortes raies spectrales qui dominent leurs spectres visible et ultraviolet. Tous les spectres de quasars observés ont des décalages vers le rouge compris entre 0,056 et 7,54.

Les astronomes sont particulièrement intéressés par la découverte de nouveaux quasars à décalage vers le rouge élevé (avec un décalage vers le rouge supérieur à 6,0) car ce sont les objets compacts les plus lumineux et les plus distants de l'univers observable. Les observations de l'ISM dans les galaxies hôtes des quasars à décalage vers le rouge élevé ont le potentiel de révéler des informations cruciales sur le processus de formation et d'évolution des galaxies. Ils peuvent également être utiles pour faire progresser la compréhension de la croissance des trous noirs supermassifs.

À un décalage vers le rouge d'environ 6,003, Le SDSS J2310+1855 est l'un des quasars à décalage vers le rouge les plus brillants connus à ce jour dans l'infrarouge lointain. Des études antérieures de l'ISM de la galaxie hôte de ce QSO ont découvert la présence de gaz moléculaire hautement excité avec des mécanismes d'excitation complexes dans lesquels le chauffage du puissant quasar pourrait être impliqué. Pour tester davantage ce scénario, un groupe d'astronomes dirigé par Jianan Li de l'Université de Pékin à Pékin, Chine, effectué de nouvelles observations de SDSS J2310+1855 avec le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA) au Chili.

"Pour sonder les conditions physiques du gaz et rechercher des empreintes de noyaux galactiques actifs (AGN) sur l'ISM, nous rapportons les observations ALMA du [N II] 122µm et [O I] 146 µm lignes et le continuum sous-jacent du quasar z =6.003 SDSS J231038.88+185519.7, " ont écrit les astronomes dans le journal.

L'observation ALMA a clairement détecté les raies spectrales de l'azote et de l'oxygène du SDSS J2310+1855. Étant donné que d'autres raies à structure fine (FS) de l'infrarouge lointain ont été observées dans cette source, comme [C II] 158µm et [OIII] 88µm , SDSS J2310+1855 possède l'ensemble de lignes FS le plus complet disponible parmi les quasars connus à redshift élevé.

L'étude s'est concentrée sur l'étude des conditions physiques des gaz atomiques et ionisés. Il a également évalué l'impact de l'AGN sur l'ISM de la galaxie hôte du quasar. Dans ce but, les astronomes ont comparé l'émission de raies à d'autres mesures de galaxies infrarouges ultralumineuses locales (ULIRG), AGN et autres systèmes à redshift élevé.

Ils ont découvert que le [O I] 146 µm a un rapport de flux ligne/infrarouge lointain plus de deux fois supérieur à celui trouvé dans les galaxies locales. Cette, selon les chercheurs, suggère une ambiance chaleureuse, composant gazeux neutre dense, éventuellement chauffé par l'AGN.

"Le lumineux [O I] 146 µm la détection de J2310+1855 suggère un gaz chaud et dense dans la région nucléaire, qui est peut-être chauffé par les photons apportés par l'AGN en plus des photons UV des jeunes étoiles massives, " ont expliqué les astronomes.

De plus, l'étude a révélé que la densité du gaz ionisé est supérieure à 45 cm ^-3 et a estimé que seulement environ 17 pour cent des [C II] 158µm l'émission provient du gaz ionisé. Selon les auteurs de l'article, ces résultats, avec les rapports des autres raies sur le flux infrarouge lointain, fournir une preuve supplémentaire que la chaleur, le gaz dense est probablement le résultat du chauffage de l'AGN vers l'ISM de l'hôte de J2310+1855.

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