L’ingrédient manquant pour cuire les étoiles de la même manière que vous pourriez cuire votre pudding de Noël à la vapeur a été repéré pour la première fois par des astronomes. Tout comme un autocuiseur a un poids sur son couvercle pour maintenir la pression et rendre votre dessert festif dense, moelleux et prêt à manger, les galaxies en fusion peuvent avoir besoin de champs magnétiques pour créer les conditions idéales pour la formation d’étoiles.
Mais jusqu’à présent, l’existence d’une telle force n’avait été que théorisée plutôt qu’observée.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par le Dr David Clements, astrophysicien à l’Imperial College, a découvert des preuves de champs magnétiques associés à un disque de gaz et de poussière de quelques centaines d’années-lumière au plus profond d’un système de deux galaxies en fusion connu sous le nom d’Arp220.
Ils disent que ces régions pourraient être la clé pour rendre les centres des galaxies en interaction parfaits pour cuire beaucoup d’hydrogène gazeux dans les jeunes étoiles. En effet, les champs magnétiques pourraient empêcher les explosions intenses de formation d’étoiles dans les noyaux des galaxies en fusion de « déborder » lorsque la chaleur est trop élevée.
Un nouvel article révélant la découverte a été publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
« C’est la première fois que nous trouvons des preuves de champs magnétiques au cœur d’une fusion », a déclaré le Dr Clements, « mais cette découverte n’est qu’un point de départ. Nous avons maintenant besoin de meilleurs modèles et de voir ce qui se passe dans d’autres fusions de galaxies.
Il a donné une analogie culinaire en expliquant le rôle des champs magnétiques dans la formation des étoiles.
« Si vous voulez concocter beaucoup d’étoiles (puddings de Noël) en peu de temps, vous devez rassembler beaucoup de gaz (ou d’ingrédients). C’est ce que nous voyons dans les noyaux des fusions. Mais alors, comme le la chaleur des jeunes étoiles (ou de votre cuisinière) s’accumule, les choses peuvent déborder et le gaz (ou le mélange de pudding) se disperse », a déclaré le Dr Clements.
« Pour empêcher que cela ne se produise, vous devez ajouter quelque chose pour maintenir le tout ensemble : un champ magnétique dans une galaxie, ou le couvercle et le poids d’une cocotte minute. »
Les astronomes recherchent depuis longtemps l’ingrédient magique qui permet à certaines galaxies de former des étoiles plus efficacement que d’habitude.
L’un des problèmes liés aux fusions de galaxies est qu’elles peuvent former des étoiles très rapidement, dans ce que l’on appelle une explosion d’étoiles. Cela signifie qu’elles se comportent différemment des autres galaxies formant des étoiles en termes de relation entre le taux de formation d’étoiles et la masse des étoiles dans la galaxie : elles semblent transformer le gaz en étoiles plus efficacement que les galaxies sans étoile. Les astronomes ne comprennent pas pourquoi cela se produit.
Une possibilité est que les champs magnétiques pourraient agir comme une « force de liaison » supplémentaire qui maintient le gaz formant les étoiles ensemble plus longtemps, résistant à la tendance du gaz à se dilater et à se dissiper lorsqu’il est chauffé par des étoiles jeunes et chaudes ou par des supernovae. les étoiles massives meurent.
Des modèles théoriques l’avaient déjà suggéré, mais les nouvelles observations sont les premières à montrer que des champs magnétiques sont présents dans le cas d’au moins une galaxie.
Les chercheurs ont utilisé le réseau submillimétrique (SMA) de Maunakea à Hawaï pour sonder les profondeurs de la galaxie infrarouge ultralumineuse Arp220.
Le SMA est conçu pour prendre des images de lumière dans des longueurs d’onde d’environ un millimètre, ce qui se situe à la frontière entre les longueurs d’onde infrarouges et radio. Cela ouvre une fenêtre sur un large éventail de phénomènes astronomiques, notamment les trous noirs supermassifs et la naissance d’étoiles et de planètes.
Arp220 est l’un des objets les plus brillants du ciel infrarouge lointain extragalactique et est le résultat d’une fusion entre deux galaxies spirales riches en gaz, qui a déclenché une activité d’éclatement d’étoiles dans les régions nucléaires de la fusion.
Le ciel infrarouge lointain extragalactique est un rayonnement de fond cosmique composé de la lumière intégrée provenant des émissions de poussière des galaxies lointaines. Environ la moitié de la lumière des étoiles émerge dans l’infrarouge lointain.
La prochaine étape pour l’équipe de recherche consistera à utiliser l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – le télescope le plus puissant pour observer les gaz moléculaires et la poussière dans l’univers froid – pour rechercher des champs magnétiques dans d’autres galaxies infrarouges ultralumineuses.
En effet, la galaxie infrarouge ultralumineuse locale la plus brillante après Arp220 est un facteur de quatre ou plus plus faible.
Grâce à leurs résultats et à d’autres observations, les chercheurs espèrent que le rôle des champs magnétiques dans certaines des galaxies les plus lumineuses de l’univers local deviendra beaucoup plus clair.
Plus d’informations :
Dave Clements et al, Émission de poussière polarisée dans Arp220 : Champs magnétiques au cœur d’une galaxie infrarouge ultralumineuse,Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024) DOI : 10.1093/mnrasl/slae107 Academic.oup.com/mnrasl/articl … .1093/mnrasl/slae107