Une image d’une galaxie vue de face dans une simulation. Il montre la distribution du gaz sur la galaxie (le rouge est la densité plus élevée et le bleu est la densité plus faible); le grumeau du gaz est apparent. Lorsque le transport des rayons cosmiques est supprimé, les simulations montrent que cette agglutination est réduite, réduisant à son tour l’activité de formation d’étoiles. Les astronomes modélisant les influences des rayons cosmiques sur la formation des étoiles ont motivé leurs simulations avec des observations de rayons gamma pour étudier le transport des rayons cosmiques. Crédit : Semenov et al., 2021
Le déclenchement de la formation d’étoiles, ainsi que son extinction, sont régulés par de jeunes étoiles massives dans les galaxies qui injectent de l’énergie et de la quantité de mouvement dans le milieu interstellaire. La rétroaction des trous noirs supermassifs au niveau des noyaux des galaxies joue un rôle tout aussi important. Ces processus sont à l’origine des sorties massives de gaz observées dans les galaxies, par exemple. Cependant, les détails, y compris leur fonctionnement et les rôles relatifs des différents processus de rétroaction, sont activement débattus.
Les rayons cosmiques en particulier sont accélérés lors de chocs violents formés par des explosions de supernova et des vents stellaires (deux aspects de la formation d’étoiles) et génèrent une pression considérable dans le milieu interstellaire. Ils jouent un rôle central dans la régulation de l’équilibre thermique dans les nuages moléculaires denses où se forment la plupart des étoiles et peuvent jouer un rôle important dans la régulation de la formation des étoiles, la conduite des vents galactiques et même dans la détermination du caractère du milieu intergalactique.
Les astronomes pensent qu’une propriété clé limitant l’influence des rayons cosmiques est la capacité de se propager hors des sites où ils sont produits dans le milieu interstellaire et au-delà du disque, mais les détails ne sont pas très bien compris.
CfA L’astronome Vadim Semenov et deux collaborateurs ont utilisé des simulations informatiques pour explorer comment une telle variation de la propagation des rayons cosmiques peut affecter la formation d’étoiles dans les galaxies, motivée par des observations récentes d’émission de rayons gamma provenant de sources proches de rayons cosmiques, notamment des amas d’étoiles et des restes de supernova. Les observations sondent la propagation des rayons cosmiques, car une fraction importante des émissions de rayons gamma serait produite lorsque les rayons cosmiques interagissent avec le gaz interstellaire. Les flux de rayons gamma observés suggèrent que la propagation des rayons cosmiques à proximité de telles sources peut être localement supprimée par un facteur significatif, jusqu’à plusieurs ordres de grandeur. Les travaux théoriques suggèrent qu’une telle suppression peut résulter d’interactions non linéaires des rayons cosmiques avec les champs magnétiques et la turbulence.
Les scientifiques ont utilisé les simulations pour sonder les effets de la suppression du transport des rayons cosmiques à proximité des sources. Ils constatent que la suppression provoque une accumulation de pression locale et produit de forts gradients de pression qui empêchent la formation des amas massifs de gaz moléculaire qui forment de nouvelles étoiles, modifiant qualitativement la distribution globale de la formation d’étoiles, en particulier dans les galaxies massives riches en gaz qui sont sujettes à la formation de touffes. Ils concluent que cet effet des rayons cosmiques régule le développement de la structure du disque de la galaxie et est un complément important aux autres processus actifs dans la formation de la galaxie.
Référence : « La suppression de la diffusion des rayons cosmiques dans les régions de formation d’étoiles inhibe la formation de blocs dans les galaxies riches en gaz » par Vadim A. Semenov, Andrey V. Kravtsov et Damiano Caprioli, 5 avril 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / abe2a6
