Les galaxies meurent rapidement, c'est la conclusion d'une nouvelle étude qui examine le mécanisme qui fait passer les galaxies d'une phase active de formation d'étoiles à une phase de repos.

En quelques courtes décennies, notre compréhension de l'évolution des galaxies et de la formation des étoiles et des planètes a connu une croissance exponentielle. Mais, dans de nombreux cas, cette augmentation de la compréhension sert à mettre en évidence les questions qui demeurent. L'une des questions les plus urgentes découle du fait que les galaxies plus anciennes semblent donner naissance à des objets moins stellaires. Comment la formation d'étoiles cesse-t-elle dans certaines galaxies ? Dans une nouvelle étude publiée dans New Astronomy, Giorgio Manzoni de l'Institut de cosmologie computationnelle, Université de Durham, ROYAUME-UNI, et ses co-auteurs examinent les moments de cet arrêt de la formation d'étoiles pour sélectionner un mécanisme qui pourrait éventuellement être utilisé pour répondre à cette question et à d'autres questions cosmologiques.

"L'évolution des galaxies, bien qu'étudié depuis longtemps, a encore des questions sans réponse, et parfois très basiques. Par exemple, Comment les galaxies arrêtent-elles de former de nouvelles étoiles ? Pourquoi des galaxies similaires se comportent-elles de différentes manières ? Quel est le mécanisme qui les fait mourir ? Autant de questions que le grand public se pose souvent, mais qu'il n'y a toujours pas de réponses claires à, " dit Manzoni. " Mes recherches donnent un indice sur le mystère de la mort des galaxies :elles montrent que quel que soit le mécanisme, ça doit être rapide, presque instantané; moins de 100 millions d'années semblant instantanées par rapport aux échelles de temps auxquelles l'univers évolue."

Les chercheurs sont arrivés à la conclusion que la formation des étoiles cesse rapidement en étudiant deux propriétés des galaxies :leur luminosité intrinsèque et leur couleur, combinés ensemble dans un «diagramme couleur-amplitude». Ils ont également pu conclure qu'il existe un mécanisme qui entraîne la transition entre une phase active de formation d'étoiles dans les galaxies et une étape plus calme avec moins ou pas de formation d'étoiles - un mécanisme appelé «extinction» par les astronomes. "Dans le domaine de l'évolution des galaxies, il est clairement établi que les galaxies se forment à partir de gaz tombant dans la gravité d'un halo de matière noire, puis s'effondrant en de nouvelles étoiles, le stade actif des galaxies. Lorsque le gaz est épuisé, les galaxies meurent - le stade passif des galaxies, " dit Manzoni. " Mes recherches montrent que ce processus naturel d'épuisement des gaz ne peut pas être le seul responsable de la mort des galaxies. "

Manzoni explique que lui et ses collègues ont en fait découvert que chaque galaxie, à un moment aléatoire de leur vie, subit un processus qui vide le réservoir de gaz et tue - ou éteint - la formation d'étoiles, amenant ainsi la galaxie dans son stade passif très rapidement. "Pour introduire certaines contraintes dans le calendrier de l'extinction de la formation d'étoiles, J'ai utilisé deux propriétés des galaxies combinées dans le diagramme couleur-amplitude. Lorsqu'il est étudié à différentes distances de nous - différents décalages vers le rouge - ce diagramme nous en dit long sur la population de galaxies qui étaient présentes à différentes époques de l'univers, " dit Manzoni.

Le chercheur donne l'exemple que, dans le passé à un redshift élevé et à de plus grandes distances, les galaxies formaient des étoiles à un rythme rapide qui n'est plus présent à notre époque, montrant ainsi des couleurs plus bleues et des luminosités plus élevées. Aujourd'hui, cette population de galaxies s'est déplacée dans une partie de luminosité plus rouge et plus faible du diagramme.

"Plusieurs mécanismes ont été proposés comme candidats pour l'extinction de la formation d'étoiles, tels que la rétroaction active des noyaux galactiques, harcèlement galactique, et les fusions de galaxies, mais, étant donné que différents mécanismes de trempe ont des échelles de temps différentes, mon étude peut aider à identifier le mécanisme principal responsable de l'extinction sur un grand nombre de galaxies, " dit Manzoni. " Cette étude est basée sur un concept simple que nous observons : le diagramme couleur-amplitude évolue avec le décalage vers le rouge, ce qui signifie que les propriétés moyennes des galaxies changent avec le temps."

Pour arriver à leur conclusion, Manzoni et ses collègues ont utilisé un échantillon d'environ 90, 000 galaxies issues du relevé VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS), désormais accessible au public, qui ont été observés avec l'un des instruments du Very Large Telescope de huit mètres au Chili.

Manzoni compare la quête pour répondre à de telles questions cosmologiques à la recherche d'indices sur une scène de crime. "Étudier l'évolution des galaxies est pour moi similaire au travail d'un détective, " dit-il. " Nous ne pouvons pas changer la scène du crime, comme on ne peut pas modifier l'univers ou déplacer une galaxie comme on veut, mais nous devons observer chaque petit détail pour essayer de comprendre ce qui s'est passé au cours des 13 derniers milliards d'années de la vie de l'univers."