Amas d’univers MACS J1341. Crédit : Rédacteur principal : NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Traitement d’images : Frederick DePasquale (STScI)
Hubble trouve tôt d’énormes galaxies fonctionnant à vide
« Vivre vite, périr jeune » pourrait être le slogan de six galaxies massives et « mortes » antérieures qui ont manqué de l’hydrogène froid nécessaire à la fabrication de superstars au début du mode de vie de l’univers. Ces types de galaxies ont vécu des modes de vie rapides et furieux, créant leurs célébrités dans un temps remarquablement limité. Mais ensuite, ils ont manqué de carburant et ont fermé la formation de célébrités. Sans beaucoup plus de carburant pour créer des superstars, ces galaxies fonctionnaient à nu. Pourquoi cela s’est-il produit à des moments aussi anciens est un secret.
Nasa ‘s Télescope de la salle Hubble , ainsi que l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA ) dans le nord du Chili, ont trouvé ces galaxies inhabituelles en recherchant des milliards d’années en arrière jusqu’au pic associé à la naissance des étoiles dans l’univers. Pour localiser les galaxies lointaines, les chercheurs ont combiné la puissance associée à Hubble et ALMA avec des groupes de galaxies de premier plan extrêmement importants agissant comme des télescopes organiques. Grâce à une tendance appelée lentille gravitationnelle forte, l’énorme gravité d’un énorme amas de galaxies déforme l’espace, courbant et grossissant la lumière à travers les objets d’arrière-plan. Car la galaxie primitive, massive et incroyablement lointaine se trouve derrière un tel groupe, elle semble considérablement élargie et agrandie, permettant aux astronomes d’étudier des informations qui seraient autrement impossibles à voir.
Ces types d’images sont des composites du télescope spatial Hubble de la NASA ainsi que de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Les images encadrées et extraites montrent 2 des six galaxies massives éloignées exactement où les scientifiques ont découvert que la formation de célébrités s’était arrêtée en raison de l’épuisement de la source de carburant – l’hydrogène gazeux froid.
Hubble, avec ALMA, a découvert ces étranges galaxies en combinant des facteurs avec la « lentille naturelle » dans l’espace développée par les amas massifs de l’univers au premier plan. La gravité des amas s’étend et amplifie la lumière des galaxies d’arrière-plan dans un effet appelé lentille gravitationnelle. Cette tendance permet aux astronomes d’utiliser des groupements massifs de galaxies comme verres grossissants naturels pour étudier des informations dans les galaxies lointaines qui seraient autrement impossibles à voir.
Le jaune reste la lueur associée à la lumière des étoiles. La couleur pourpre synthétique laisse des traces de poussière froide grâce aux observations d’ALMA. Cette poussière froide particulière peut être utilisée comme substitut pour votre carburant hydrogène froid nécessaire au développement des étoiles.
Même avec la sensibilité d’ALMA, les scientifiques ne détectent généralement pas de poussière dans la plupart des six galaxies échantillonnées. Un exemple est généralement MRG-M1341, en haut à droite. Il apparaît déformé par l’optique « funhouse miroir » associée à la lentille. En revanche, la tache violette particulière à gauche de la galaxie est certainement un exemple de galaxie riche en poussière et en gaz.
Un exemple de la détection associée à la poussière froide qu’ALMA a faite sera la galaxie MRG-M2129 en bas à droite. La galaxie particulière n’offre que de la poussière et de l’essence au milieu. Cela suggère que la formation de superstars peut avoir une puissance descendante de la périphérie vers l’intérieur.
Crédit : Guide Auteur : NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Image Digesting : Joseph DePasquale (STScI)
Une fois que l’univers avait environ trois milliards d’années ou plus, soit seulement 20 % de son âge actuel, il a connu le nombre de naissances d’étoiles le plus prolifique de l’histoire. Mais lorsque le télescope spatial Hubble de la NASA et l’Atacama Big Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dans le nord du Chili ont regardé vers des objets cosmiques au cours de cette période, ils ont trouvé quelque chose d’étrange : l’hydrogène froid nécessaire à la création d’étoiles.
Sans plus de carburant pour obtenir la formation d’étoiles, ces types de galaxies fonctionnaient en fait à nu. Les résultats sont généralement publiés dans le journal Personnage .
« À ce stade de notre monde, toutes les galaxies doivent former beaucoup de célébrités. C’est l’époque suprême de la formation des célébrités », a décrit l’auteur principal Kate Whitaker, professeure adjointe d’astronomie à l’Université de Ma, Amherst. Whitaker peut également être professeur associé au Cosmic Dawn Middle à Copenhague, au Danemark. « Alors, qu’est-il arrivé à tout ou partie du carburant froid dans ces galaxies dès le début ? ”
Cette étude est vraiment un exemple classique de l’harmonie particulière entre les résultats de Hubble et d’ALMA. Hubble a localisé exactement où dans les galaxies les étoiles particulières existent, affichant où elles se sont produites dans le passé. En découvrant la saleté froide qui sert de substitut au gaz hydrogène froid, ALMA a montré aux astronomes exactement où les étoiles pourraient taper à l’avenir s’il existait suffisamment de carburant.
Galaxy clusters MAC PCS J1341 et APPLE COMPUTERS J2129. Crédit : Guide Auteur : NASA, ESA, Katherine E. Whitaker (UMass), Image Digesting : Joseph DePasquale (STScI)
Utiliser les télescopes de la nature
L’étude de ces galaxies anciennes, lointaines et décédées faisait partie du programme REQUIEM, qui porte le nom approprié, qui représente la résolution des galaxies amplifiées QUIEscent à un décalage vers le rouge supérieur. (Le décalage vers le rouge se produit, la lumière est élargie par l’expansion associée à l’espace et apparaît décalée vers la partie rouge particulière de la plage. Plus une galaxie est éloignée par rapport au spectateur, plus elle semble rouge.)
L’équipe REQUIEM utilise des amas de galaxies en aval extrêmement massifs depuis les télescopes naturels. L’immense gravité particulière de l’amas de galaxies déforme l’espace, courbant et grossissant la lumière à travers les objets d’arrière-plan. Car la galaxie primitive, massive et extrêmement éloignée se trouve derrière un tel groupe, elle semble considérablement étendue et agrandie, permettant aux astronomes d’étudier des informations qui seraient autrement impossibles à voir. C’est ce qu’on appelle une « lentille gravitationnelle forte ». ”
Ce n’est qu’en fusionnant la qualité exquise de Hubble et d’ALMA avec cette lentille solide que l’équipe REQUIEM a pu comprendre la formation de ces six galaxies, qui apparaissent généralement comme elles ne le font que quelques milliards d’années après le grand battement.
“En utilisant une lentille gravitationnelle puissante comme télescope naturel, nous pouvons trouver les galaxies éloignées, les plus massives et les premières galaxies afin d’arrêter leur formation de célébrités”, a déclaré Whitaker. « J’aime y penser comme faire de la science des années 2030 ou 40 – avec des télescopes spatiaux efficaces de nouvelle génération – mais aujourd’hui, simplement en combinant les capacités de Hubble et d’ALMA, qui sont augmentées par un objectif puissant. ”
“REQUIEM a rassemblé le plus grand échantillon à ce jour de ces galaxies rares, à lentilles fortes et sans vie dans l’univers antérieur, et la lentille solide est la clé ici”, a déclaré Mohammad Akhshik, détective principal du programme de surveillance Hubble. « Il amplifie la lumière sur toutes les longueurs d’onde afin qu’elle soit plus facile à détecter, de sorte que vous obtenez une résolution spatiale plus élevée lorsque vous avez ces types de galaxies étirées dans le ciel. Vous pouvez essentiellement voir à l’intérieur de chacun d’eux à de bien meilleures échelles physiques pour savoir ce qui se passe. ”
Vivez vite, mourez jeune
Ces sortes de galaxies mortes ne semblent pas se régénérer, même après des fusions mineures et des accrétions de petites galaxies proches et de gaz. Engloutir des choses vers le haut autour d’eux ne fait que “gonfler” les galaxies. Si le développement des étoiles se rétablit, Whitaker a décrit cela comme «un type de glaçage. « Environ 11 milliards de dollars des années plus tard dans l’univers actuel, on pense que ces types de galaxies autrefois compactes se sont développées pour être plus grandes mais sont toujours mortes en ce qui concerne toute nouvelle formation de célébrités.
Ces types de six galaxies ont vécu des vies rapides et folles, créant leurs étoiles particulières en un temps étonnamment court. Pourquoi ils arrêteront le développement des étoiles si tôt reste un casse-tête.
Whitaker propose un certain nombre d’explications possibles : « Did a supermassive fosse noire dans le centre de la galaxie, allumer et chauffer tout le gaz ? Si c’est le cas, le gaz en question pourrait être là, mais maintenant il est chaud. Ou il a peut-être été expulsé et aujourd’hui, il est évité qu’il ne s’accumule à nouveau dans l’univers. Ou la galaxie en particulier a-t-elle tout utilisé et l’approvisionnement s’est-il arrêté? Ce sont là quelques-unes des questions ouvertes que nous continuerons d’explorer avec de nouvelles observations à l’avenir. ”
Point de référence : « Les réservoirs de gaz épuisés entraînent l’extinction massive de l’univers dans l’univers antérieur » par Katherine E. Whitaker, Christina C. Williams, Lamiya Mowla, Justin T. Spilker, Sune Toft, Desika Narayanan, Alexandra Pope, Georgios Electronic. Magdis, Pieter Gary le gars des gadgets. van Dokkum, Mohammad Akhshik, Rachel Bezanson, Gabriel B. Brammer, Joel Leja, Allison Man, Erica L. Nelson, Johan Rich, Camilla Pacifici, Keren Sharon & Francesco Valentino, 22 septembre 2021, La nature .
DOI : dix. 1038/s41586-021-03806-7
Le télescope de la zone Hubble est une tâche d’assistance internationale entre la NASA et l’ESA (Agence de la zone européenne). Le Goddard Space Flight Middle de la NASA à Greenbelt, Baltimore, gère le télescope. Le Space Telescope Technology Institute (STScI) de Baltimore, dans le Maryland, remplit les fonctions scientifiques de Hubble. STScI est exploité vis-à-vis de la NASA par l’Organisation des universités conçues pour la recherche en astronomie, à Washington, GC
