Nouvelle recherche publiée dans Nature présente de nouvelles observations du télescope spatial James Webb (JWST) qui suggèrent que les trous noirs arrêtent rapidement la formation d'étoiles dans les galaxies massives en éliminant de manière explosive de grandes quantités de gaz.

L’équipe internationale a découvert que plus de 90 % du vent galactique est constitué de gaz neutre et qu’il était donc pratiquement invisible dans les études précédentes. Ce travail est la première confirmation directe que les trous noirs supermassifs sont capables de fermer les galaxies.

La différence entre cette nouvelle étude et les travaux antérieurs réside dans le type de gaz observé :jusqu'à présent, il était possible de détecter uniquement du gaz ionisé, qui est chaud; tandis que le JWST a également pu détecter du gaz neutre, qui est froid.

Le Dr Rebecca Davies du Centre d'astrophysique et de calcul intensif de l'Université de technologie de Swinburne a dirigé l'équipe australienne derrière cette découverte et a aidé à trouver le puissant écoulement provoqué par un trou noir dans une galaxie massive lointaine avec un très faible niveau de formation d'étoiles.

"Le flux sortant élimine le gaz plus rapidement que le gaz n'est converti en étoiles, ce qui indique que le flux sortant est susceptible d'avoir un impact très significatif sur l'évolution de la galaxie. Nos résultats fournissent de nouvelles preuves indiquant que les flux sortants entraînés par les trous noirs sont capables de arrête ou « éteint » rapidement la formation d'étoiles dans les galaxies massives. »

Lorsque la formation d’étoiles s’arrête, cela signifie qu’une galaxie a cessé de former des étoiles. Il représente la transformation entre une galaxie qui forme activement des étoiles, lui permettant de croître et de changer, et une galaxie « morte » et statique. L’extinction est donc un processus fondamental dans le cycle de vie des galaxies. Cependant, les astronomes ne comprennent toujours pas en détail ce qui pousse les galaxies à cesser de former des étoiles.

Aux côtés de chercheurs de renommée internationale, notamment l'auteur principal Sirio Belli de l'Université de Bologne, le Dr Davies a étudié une galaxie située à une distance énorme de la Terre dont la lumière a mis plus de 10 milliards d'années pour nous parvenir.

Les noyaux galactiques actifs (AGN) – des trous noirs supermassifs consommant de grandes quantités de gaz – peuvent entraîner des flux sortants des galaxies. Les AGN les plus puissants génèrent des sorties très massives qui pourraient éventuellement éliminer tout le gaz de leurs galaxies hôtes dans un laps de temps relativement « court » et provoquer l'arrêt de la formation d'étoiles.

"Le JWST nous a permis d'observer la phase gazeuse neutre et plus froide des écoulements normaux provoqués par l'AGN dans les galaxies lointaines. Dans la galaxie étudiée, nous avons constaté que le débit de sortie dans la phase neutre était environ 100 fois supérieur au débit de sortie. dans la phase ionisée, révélant ainsi une grande quantité de masse sortante qui était auparavant invisible."

Le Dr Davies affirme que le JWST peut être utilisé pour détecter une fraction beaucoup plus importante des flux sortants, alors que les observations précédentes de gaz ionisés n'étaient capables de détecter qu'environ 1 %.

"Avant le JWST, nous ne faisions qu'effleurer la pointe de l'iceberg en ce qui concerne la masse sortante."

L'équipe est enthousiasmée par ce qu'elle pourrait découvrir en analysant davantage de galaxies à l'avenir.

Plus d'informations : Sirio Belli et al, Formation d'étoiles arrêtée par un écoulement de gaz multiphasique dans une galaxie à un redshift de 2,45, Nature (2024). DOI :10.1038/s41586-024-07412-1

Informations sur le journal : Nature

Fourni par l'Université de technologie de Swinburne