Les astronomes ont utilisé l’Observatoire spatial Herschel de l’ESA pour résoudre un mystère vieux de plusieurs décennies sur l’origine des puissants vents de gaz froids dans les environs chauds des quasars. Les preuves liant ces vents puissants à la formation d'étoiles dans lequasarLes galaxies hôtes pourraient également aider à résoudre le mystère de la raison pour laquelle la taille des galaxies dans l’Univers semble plafonnée.
Depuis leur découverte dans les années 1960, les quasars ont fourni un trésor de questions auxquelles les astronomes doivent répondre. Ces sources énergétiques – jusqu'à 10 000 fois plus brillantes que leVoie lactée– sont les noyaux de galaxies lointaines avec des trous noirs supermassifs en leur cœur. Lorsque le gaz est aspiré dans un disque d'accrétion vers letrou noiril chauffe à des températures très élevées et rayonne de l’énergie à travers le spectre électromagnétique, depuis la radio jusqu’aux rayons X – c’est ainsi qu’est née la luminosité caractéristique du quasar.
Depuis cinq décennies, les astronomes étudient le spectre des quasars pour découvrir l’origine du rayonnement électromagnétique qu’ils émettent et retracer le chemin parcouru par la lumière pour nous parvenir.
Les raies d’absorption dans les spectres de rayonnement des quasars constituent un outil précieux pour comprendre ce voyage. Ces lignes indiquent les gammes de longueurs d'onde qui ont été absorbées lorsque le rayonnement se propageait de la source à l'observateur, donnant des indices sur le matériau traversé. Au fil du temps, l’étude de ces raies a permis de retracer la composition des galaxies et des nuages de gaz qui se trouvent entre nous et ces objets lumineux lointains, mais un ensemble de raies d’absorption est resté inexpliqué.
Les astronomes ont observé des raies d'absorption dans de nombreux quasars qui indiquent une absorption en cours de route par un gaz froid contenant des éléments métalliques lourds comme le carbone, le magnésium et le silicium. Les lignes indiquent que la lumière a traversé des vents de gaz froid se déplaçant à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde au sein des galaxies hôtes des quasars. Même si la connaissance de l'existence de ces vents n'est pas nouvelle, leur origine et la raison pour laquelle ils sont capables d'atteindre des vitesses aussi impressionnantes restent inconnues.
Maintenant, l'astronome Peter Barthel et son doctorat. L'étudiant Pece Podigachoski, tous deux de l'Institut Kapteyn de l'Université de Groningue, ainsi que ses collègues Belinda Wilkes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis) et Martin Haas de la Ruhr-Universität Bochum (Allemagne) ont mis en lumière les origines des vents froids. À l’aide des données obtenues avec l’Observatoire spatial Herschel de l’ESA, les astronomes ont montré, pour la première fois, que la force des raies d’absorption des métaux associées à ces mystérieux vents gazeux est directement liée au taux de formation d’étoiles dans les galaxies hôtes des quasars. En découvrant cette tendance, les astronomes sont en mesure d'affirmer avec une certaine certitude que la prodigieuse formation d'étoiles au sein de la galaxie hôte pourrait être le mécanisme à l'origine de ces vents mystérieux et puissants.
"Identifier cette tendance à ce que la formation prolifique d'étoiles soit étroitement liée aux vents puissants des quasars est une découverte passionnante pour nous", explique Pece Podigachoski. « Une explication naturelle à cela est que les vents sont entraînés par des étoiles et produits par des supernovas – qui sont connues pour se produire très fréquemment pendant les périodes de formation extrême d’étoiles. »
Cette nouvelle connexion résout non seulement une énigme concernant les quasars, mais pourrait également contribuer à élucider un mystère encore plus grand : pourquoi la taille des galaxies observées dans notre Univers semble-t-elle plafonnée en pratique, mais pas en théorie ?
"Outre la question de savoir quels processus sont responsables des vents de gaz, leur effet net est un sujet très important dans l'astrophysique actuelle", explique Peter Barthel. "Bien que les théories prédisent que les galaxies peuvent devenir très grandes, aucune galaxie ultra-massive n'a été observée. Il semble qu'il existe un processus qui agit comme un frein à la formation de telles galaxies : les vents gazeux internes, par exemple, pourraient être responsables de ce que l'on appelle la rétroaction négative."
La théorie prédit que les galaxies devraient pouvoir atteindre des masses cent fois supérieures à celles jamais observées. Le fait qu’il y ait un déficit de géants dans l’Univers implique qu’il existe un processus qui épuise les réserves de gaz des galaxies avant qu’elles ne puissent atteindre leur plein potentiel. Il existe deux mécanismes susceptibles de conduire à cet épuisement du gaz : le premier est celui des vents de supernova associés aux sursauts d’étoiles, et le second est celui des vents associés au trou noir supermassif au cœur de chaque quasar. Bien que les deux mécanismes soient susceptibles de jouer un rôle, la preuve d'une corrélation entre les vents de gaz froids et le taux de formation d'étoiles trouvée par cette équipe suggère que dans le cas des quasars, la formation d'étoiles, qui nécessite un approvisionnement constant en gaz froid, pourrait être la principale responsable de la sape de la galaxie de gaz et de la suppression de sa capacité à faire croître la prochaine génération d'étoiles.
"Il s'agit d'un résultat important pour la science des quasars, qui repose sur les capacités uniques de Herschel", explique Göran Pilbratt, scientifique du projet Herschel à l'ESA. "Herschel observe la lumière dans l'infrarouge lointain et le submillimètre, ce qui permet d'acquérir une connaissance détaillée du taux de formation d'étoiles dans les galaxies observées, ce qui était nécessaire pour faire cette découverte."
Référence : « Superwinds pilotés par Starburst dans les galaxies hôtes Quasar » par Peter Barthel, Pece Podigachoski, Belinda Wilkes et Martin Haas,LeLettres de journaux astrophysiques.
DOI : 10.3847/2041-8213/aa7631
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Les astronomes ont utilisé l’Observatoire spatial Herschel de l’ESA pour résoudre un mystère vieux de plusieurs décennies sur l’origine des puissants vents de gaz froids dans les environs chauds des quasars. Les preuves liant ces vents puissants à la formation d'étoiles dans lequasarLes galaxies hôtes pourraient également aider à résoudre le mystère de la raison pour laquelle la taille des galaxies dans l’Univers semble plafonnée.
Depuis leur découverte dans les années 1960, les quasars ont fourni un trésor de questions auxquelles les astronomes doivent répondre. Ces sources énergétiques – jusqu'à 10 000 fois plus brillantes que leVoie lactée– sont les noyaux de galaxies lointaines avec des trous noirs supermassifs en leur cœur. Lorsque le gaz est aspiré dans un disque d'accrétion vers letrou noiril chauffe à des températures très élevées et rayonne de l’énergie à travers le spectre électromagnétique, depuis la radio jusqu’aux rayons X – c’est ainsi qu’est née la luminosité caractéristique du quasar.
Depuis cinq décennies, les astronomes étudient le spectre des quasars pour découvrir l’origine du rayonnement électromagnétique qu’ils émettent et retracer le chemin parcouru par la lumière pour nous parvenir.
Les raies d’absorption dans les spectres de rayonnement des quasars constituent un outil précieux pour comprendre ce voyage. Ces lignes indiquent les gammes de longueurs d'onde qui ont été absorbées lorsque le rayonnement se propageait de la source à l'observateur, donnant des indices sur le matériau traversé. Au fil du temps, l’étude de ces raies a permis de retracer la composition des galaxies et des nuages de gaz qui se trouvent entre nous et ces objets lumineux lointains, mais un ensemble de raies d’absorption est resté inexpliqué.
Les astronomes ont observé des raies d'absorption dans de nombreux quasars qui indiquent une absorption en cours de route par un gaz froid contenant des éléments métalliques lourds comme le carbone, le magnésium et le silicium. Les lignes indiquent que la lumière a traversé des vents de gaz froid se déplaçant à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde au sein des galaxies hôtes des quasars. Même si la connaissance de l'existence de ces vents n'est pas nouvelle, leur origine et la raison pour laquelle ils sont capables d'atteindre des vitesses aussi impressionnantes restent inconnues.
Maintenant, l'astronome Peter Barthel et son doctorat. L'étudiant Pece Podigachoski, tous deux de l'Institut Kapteyn de l'Université de Groningue, ainsi que ses collègues Belinda Wilkes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (États-Unis) et Martin Haas de la Ruhr-Universität Bochum (Allemagne) ont mis en lumière les origines des vents froids. À l’aide des données obtenues avec l’Observatoire spatial Herschel de l’ESA, les astronomes ont montré, pour la première fois, que la force des raies d’absorption des métaux associées à ces mystérieux vents gazeux est directement liée au taux de formation d’étoiles dans les galaxies hôtes des quasars. En découvrant cette tendance, les astronomes sont en mesure d'affirmer avec une certaine certitude que la prodigieuse formation d'étoiles au sein de la galaxie hôte pourrait être le mécanisme à l'origine de ces vents mystérieux et puissants.
"Identifier cette tendance à ce que la formation prolifique d'étoiles soit étroitement liée aux vents puissants des quasars est une découverte passionnante pour nous", explique Pece Podigachoski. « Une explication naturelle à cela est que les vents sont entraînés par des étoiles et produits par des supernovas – qui sont connues pour se produire très fréquemment pendant les périodes de formation extrême d’étoiles. »
Cette nouvelle connexion résout non seulement une énigme concernant les quasars, mais pourrait également contribuer à élucider un mystère encore plus grand : pourquoi la taille des galaxies observées dans notre Univers semble-t-elle plafonnée en pratique, mais pas en théorie ?
"Outre la question de savoir quels processus sont responsables des vents de gaz, leur effet net est un sujet très important dans l'astrophysique actuelle", explique Peter Barthel. "Bien que les théories prédisent que les galaxies peuvent devenir très grandes, aucune galaxie ultra-massive n'a été observée. Il semble qu'il existe un processus qui agit comme un frein à la formation de telles galaxies : les vents gazeux internes, par exemple, pourraient être responsables de ce que l'on appelle la rétroaction négative."
La théorie prédit que les galaxies devraient pouvoir atteindre des masses cent fois supérieures à celles jamais observées. Le fait qu’il y ait un déficit de géants dans l’Univers implique qu’il existe un processus qui épuise les réserves de gaz des galaxies avant qu’elles ne puissent atteindre leur plein potentiel. Il existe deux mécanismes susceptibles de conduire à cet épuisement du gaz : le premier est celui des vents de supernova associés aux sursauts d’étoiles, et le second est celui des vents associés au trou noir supermassif au cœur de chaque quasar. Bien que les deux mécanismes soient susceptibles de jouer un rôle, la preuve d'une corrélation entre les vents de gaz froids et le taux de formation d'étoiles trouvée par cette équipe suggère que dans le cas des quasars, la formation d'étoiles, qui nécessite un approvisionnement constant en gaz froid, pourrait être la principale responsable de la sape de la galaxie de gaz et de la suppression de sa capacité à faire croître la prochaine génération d'étoiles.
"Il s'agit d'un résultat important pour la science des quasars, qui repose sur les capacités uniques de Herschel", explique Göran Pilbratt, scientifique du projet Herschel à l'ESA. "Herschel observe la lumière dans l'infrarouge lointain et le submillimètre, ce qui permet d'acquérir une connaissance détaillée du taux de formation d'étoiles dans les galaxies observées, ce qui était nécessaire pour faire cette découverte."
Référence : « Superwinds pilotés par Starburst dans les galaxies hôtes Quasar » par Peter Barthel, Pece Podigachoski, Belinda Wilkes et Martin Haas,LeLettres de journaux astrophysiques.
DOI : 10.3847/2041-8213/aa7631
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