Il y a six milliards d’années, deux galaxies entrent en collision, leurs forces combinées projetant un flux de gaz à des centaines de milliers d’années-lumière. Rapportée cette semaine par une équipe comprenant des astronomes de Pitt, cette caractéristique inhabituelle fournit une nouvelle explication possible de la raison pour laquelle les galaxies arrêtent de former des étoiles.
« L’une des plus grandes questions en astronomie est de savoir pourquoi les plus grandes galaxies sont mortes », a déclaré David Setton, un doctorat en physique et astronomie de sixième année. étudiant à la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. « Ce que nous avons vu, c’est que si vous prenez deux galaxies et que vous les écrasez ensemble, cela peut en fait extraire du gaz de la galaxie elle-même. »
Dans la partie de l’espace que nous habitons, la plupart des grandes galaxies ont depuis longtemps cessé de produire de nouvelles étoiles. Ce n’est que récemment que les astronomes ont commencé à regarder plus loin – et donc plus loin dans le temps – avec les outils pour trouver des galaxies récemment mortes et comprendre comment elles sont arrivées de cette façon.
Le gaz froid qui fusionne pour former des étoiles peut s’échapper des galaxies par plusieurs moyens, soufflé par des trous noirs ou des supernovae. Et il y a une possibilité encore plus simple, que les galaxies se calment simplement lorsqu’elles ont utilisé toutes les matières premières pour créer des étoiles.
À la recherche d’exemples de galaxies qui ont récemment interrompu la formation d’étoiles, l’équipe de chercheurs a utilisé le Sloan Digital Sky Survey, qui a répertorié des millions de galaxies avec un télescope à l’observatoire Apache Point au Nouveau-Mexique. Parallèlement aux observations du réseau de radioastronomie au sol ALMA, les chercheurs ont découvert une telle galaxie « post-starburst » à sept milliards d’années-lumière qui montrait encore des signes de carburant disponible pour la formation d’étoiles. « Alors nous avions besoin d’une explication », a déclaré Setton. « S’il contient du gaz, pourquoi ne forme-t-il pas d’étoiles ? »
Un deuxième passage avec le télescope spatial Hubble a ensuite révélé la « queue » distinctive de gaz s’étendant de la galaxie. À partir de cette caractéristique, comme des médecins légistes travaillant à travers un télescope, les chercheurs ont pu reconstituer la collision des galaxies et l’énorme force gravitationnelle qui a déchiré les étoiles et projeté un flux de gaz à plus de deux voies lactées mises bout à bout. .
« C’était la preuve irréfutable », a déclaré Setton. « Nous avons tous été tellement frappés par cela. Vous ne voyez tout simplement pas autant de gaz aussi loin de la galaxie. »
L’équipe, y compris la professeure associée de physique et d’astronomie de Pitt Rachel Bezanson et l’alun Margaret Verrico (A&S ’21) ainsi que des collègues de la Texas A&M University et de plusieurs autres institutions, ont rapporté leurs résultats dans le Lettres du journal astrophysique le 30 août.
Une telle rencontre extrême de galaxies est probablement rare, a déclaré Setton, mais comme la gravité attire de gros objets en groupes denses, un tel événement est plus courant que vous ne le pensez. « Il y a tous ces grands vides dans l’espace, mais toutes les plus grandes galaxies vivent dans les espaces où vivent toutes les autres grandes galaxies », a-t-il déclaré. « Vous vous attendez à voir ce genre de grosses collisions une fois tous les 10 milliards d’années environ pour un système aussi massif. »
Le rôle de Setton dans le projet était de déterminer la taille et la forme de la galaxie, et il a découvert qu’à part la queue, la galaxie post-fusion avait l’air étonnamment normale. Une fois que la queue s’estompe dans quelques centaines de millions d’années, elle peut ressembler à n’importe quelle autre galaxie morte, ce qui suggère en outre que le processus peut être plus courant qu’il n’y paraît, ce que l’équipe poursuit maintenant avec une autre enquête.
En plus de fournir des indices sur la façon dont l’univers est devenu ce qu’il est, Setton a déclaré que de telles collisions reflétaient une possibilité pour l’avenir de notre propre galaxie.
« Si vous allez dans un endroit sombre et que vous regardez le ciel nocturne, vous pouvez voir la galaxie d’Andromède, qui dans cinq milliards d’années pourrait faire exactement cela pour notre Voie lactée », a déclaré Setton. « Cela aide à répondre à la question fondamentale de savoir ce qui va arriver à la Voie lactée à l’avenir. »
Justin S. Spilker et al, Star Formation Suppression by Tidal Removal of Cold Molecular Gas from an Intermediate-redshift Massive Post-starburst Galaxy, Les lettres du journal astrophysique (2022). DOI : 10.3847/2041-8213/ac75ea