Une équipe européenne d’astronomes dirigée par le professeur Kalliopi Dasyra de l’Université nationale et kapodistrienne d’Athènes, en Grèce, avec la participation du Dr Thomas Bisbas, de l’Université de Cologne, a modélisé plusieurs raies d’émission dans Atacama Large Millimeter Array (ALMA) et Very Large Telescope (VLT ) observations pour mesurer la pression de gaz dans les nuages impactés par le jet et les nuages ambiants. Avec ces mesures inédites, publiées récemment dans Astronomie naturelleils ont découvert que les jets modifient considérablement la pression interne et externe des nuages moléculaires sur leur chemin.
Selon laquelle des deux pressions change le plus, la compression des nuages et le déclenchement de la formation d’étoiles et la dissipation des nuages et le retard de la formation d’étoiles sont possibles dans la même galaxie. « Nos résultats montrent que les trous noirs supermassifs, même s’ils sont situés au centre des galaxies, pourraient affecter la formation d’étoiles à l’échelle de la galaxie », a déclaré le professeur Dasyra. « L’étude de l’impact des changements de pression sur la stabilité des nuages a été la clé du succès de ce projet. Une fois que quelques étoiles se forment réellement dans un vent, il est généralement très difficile de détecter leur signal au-dessus du signal de toutes les autres étoiles dans le galaxie abritant le vent. »
On pense que les trous noirs supermassifs se trouvent au centre de la plupart des galaxies de notre univers. Lorsque les particules qui tombaient sur ces trous noirs sont piégées par des champs magnétiques, elles peuvent être éjectées vers l’extérieur et voyager loin à l’intérieur des galaxies sous la forme d’énormes et puissants jets de plasma. Ces jets sont souvent perpendiculaires aux disques galactiques. Cependant, dans IC 5063, une galaxie située à 156 millions d’années-lumière, les jets se propagent réellement à l’intérieur du disque, interagissant avec des nuages de gaz moléculaires froids et denses. À partir de cette interaction, la compression des nuages impactés par le jet est théorisée comme étant possible, conduisant à des instabilités gravitationnelles et éventuellement à la formation d’étoiles en raison de la condensation du gaz.
Pour l’expérience, l’équipe a utilisé l’émission de monoxyde de carbone (CO) et de cation formyle (HCO+) fournie par ALMA, et l’émission de soufre ionisé et d’azote ionisé fournie par le VLT. Ils ont ensuite utilisé des algorithmes astrochimiques avancés et innovants pour identifier les conditions environnementales dans l’écoulement et dans le milieu environnant. Ces conditions environnementales contiennent des informations sur la force du rayonnement ultraviolet lointain des étoiles, la vitesse à laquelle les particules chargées relativistes ionisent le gaz et l’énergie mécanique déposée sur le gaz par les jets. La réduction de ces conditions a révélé les densités et les températures des gaz décrivant les différentes parties de cette galaxie, qui ont ensuite été utilisées pour fournir des pressions.
« Nous avons effectué plusieurs milliers de simulations astrochimiques pour couvrir un large éventail de possibilités qui peuvent exister dans IC 5063 », a déclaré le co-auteur, le Dr Thomas Bisbas, boursier DFG de l’Université de Cologne et ancien chercheur postdoctoral à l’Observatoire national d’Athènes. . Une partie difficile du travail consistait à identifier méticuleusement autant de contraintes physiques que possible à la plage examinée que chaque paramètre pourrait avoir. « De cette façon, nous pourrions obtenir la combinaison optimale des paramètres physiques des nuages à différents endroits de la galaxie », a déclaré le co-auteur M. Georgios Filippos Paraschos, Ph.D. étudiant à l’Institut Max Planck de radioastronomie à Bonn et ancien étudiant en master à l’Université nationale et kapodistrienne d’Athènes.
En fait, les pressions n’ont pas seulement été mesurées pour quelques endroits dans IC 5063. Au lieu de cela, des cartes de cette quantité et d’autres au centre de cette galaxie ont été créées. Ces cartes ont permis aux auteurs de visualiser comment les propriétés du gaz passent d’un endroit à un autre en raison du passage du jet. L’équipe attend actuellement avec impatience la prochaine grande étape de ce projet : utiliser le télescope spatial James Webb pour d’autres investigations sur la pression dans les couches nuageuses externes, comme sondé par le chaud H2.
« Nous sommes vraiment ravis d’obtenir les données JWST », a déclaré le professeur Dasyra, « car elles nous permettront d’étudier l’interaction jet-nuage à une résolution exquise. »
Kalliopi M. Dasyra et al, aperçu de l’effondrement et de l’expansion des nuages moléculaires dans les écoulements à partir de gradients de pression observables, Astronomie naturelle (2022). DOI : 10.1038/s41550-022-01725-9