Nous comprenons maintenant mieux pourquoi les trous noirs supermassifs sont des tueurs de galaxies !
On peut dire que du grec Hipparque (vers 190 – vers 120 av. J.-C.)))considéré comme le plus grand astronomeastronome d’observation de l’Antiquité en raison de ses travaux sur la détermination des tailles et des distances du Soleil et de la Lune ainsi que de sa compilation d’un catalogue d’étoiles suivant celui de Timocharis d’Alexandrie (c’est en comparant ce catalogue, vieux de plus d’un siècle, avec ses propres observations qu’il a découvert la précession des équinoxes) à William Herschel (1738-1822), découvreur deUranusUranus et des rayons infrarougeinfrarougele monde de l’astronomie (c’est-à-dire leUniversUnivers pour les savants de l’époque) décrit essentiellement les planètes de la Système solaireSystème solaire. Avec leastrophysiqueastrophysique Au siècle suivant, nous passerons à l’étude des étoiles et Voie lactéeVoie lactée. Le XXet siècle fut celui de l’exploration de l’Univers extragalactique avec la nébuleusesnébuleuses de Hubble, à la quasarsquasars et à Big BangBig Bang.
Cette exploration se poursuit aujourd’hui avec la trous noirs supermassifstrous noirs supermassifs et l’étude de l’évolution de galaxiesgalaxies et les structures qui les rassemblent et le 21eet Ce siècle pourrait aussi être celui de l’étude du multivers.
Nous n’en sommes pas encore là et il reste encore beaucoup de travail à faire pour comprendre les relations entre l’évolution des trous noirs supermassifs et celle des galaxies qui les hébergent, ainsi que bien sûr leurs naissances. Il est établi qu’il existe un lien entre ces trous noirs et la capacité des galaxies à former de nouvelles étoiles. Cette formation a été particulièrement fébrile pendant le premier milliard d’années de l’Univers. cosmoscosmos observables, mais certaines galaxies sont rapidement mortes, ne formant plus d’étoiles et étant vidées de leur énergie. gazgaz qui pourrait être utilisé pour la cosmogonie stellaire.
Comment s’est formé l’Univers ? De quoi est-il fait ? Nous envoyons des télescopes de plus en plus puissants dans l’espace pour tenter d’en savoir plus, de comprendre… Lancé en décembre 2021, le télescope spatial James Webb a déjà fourni des images spectaculaires. Celles-ci permettent aux astrophysiciens de plonger au plus profond de l’Univers et de remonter le temps jusqu’à la source de toute lumière, des étoiles et des galaxies. David Elbaz, directeur scientifique du département d’astrophysique au CEA, présente cette quête du premier matin du monde. © CEA
Galaxies étudiées dans les bandes ultraviolettes et radio
Nous essayons de répondre à ces questions avec des instruments tels que le Télescope spatial James WebbTélescope spatial James Webbmais aussi avec d’autres plus anciennes. L’un des derniers exemples de ces entreprises vient d’être fourni par des chercheurs chinois de l’École d’astronomie et de sciences spatiales de l’Université de Nanjing qui ont découvert un lien direct entre massemasse trous noirs centraux des galaxies et le contenu en gaz dehydrogènehydrogène L’énergie atomique des galaxies qui les accueillent est ainsi une preuve importante du lien longtemps suspecté entre ces trous noirs supermassifs et le contenu en gaz froid des galaxies massives.
Comme on peut le voir dans l’article publié par ces chercheurs dans la prestigieuse revue Nature (en accès libre sur arXiv), David Elbaz, célèbre astrophysicien français, directeur de recherche au Commissariat à l’énergie atomique (CEA Saclay) et chef du Laboratoire de cosmologie et évolution des galaxies a participé à cette découverte.
Elle a été réalisée à partir de données recueillies dans le cadre de la campagne d’observation de Enquête SDSS Galex Arecibo (Gass) qui a débuté le 19 mars 2008. Comme son nom l’indique, il a combiné des données collectées par le radiotélescope d’Arecibo et le petit télescope spatial Explorateur de l’évolution de la galaxie (Galex ou Explorer 83) destiné à étudier la formation des étoiles et des galaxies au cours des 10 derniers milliards d’années dans le rayonnement ultra-violetultra-violet et dont la mission a pris fin le 30 juin 2013.
Gass a été conçu pour mesurer avec AreciboArecibo la teneur en hydrogène atomique neutre via la célèbre ligne de 21 cm dans un échantillon représentatif d’environ 1 000 galaxies massives, sélectionnées uniformément à partir des relevés spectroscopiques de la Sloan NumériqueNumérique Étude du cielabrégé SDSS (un programme d’étude des objets célestes à l’aide d’un télescope optique dédié de 2,5 mètres de diamètre situé à l’observatoire deApacheApache Point et démarré en 2000) et l’imagerie Galex.
Conférence Cyclope du 4 février 2020 par David Elbaz, directeur de recherche à l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers au CEA. Des galaxies se sont révélées sans vie, « froides », constituées uniquement de petites étoiles. L’enquête, menée par des astrophysiciens, a conclu qu’elles étaient mortes il y a 8 à 10 milliards d’années. Qui sont les coupables ? Les trous noirs, incriminés par des modèles réalisés à l’aide de supercalculateurs ? Mais quel est le rôle des autres acteurs sombres de l’Univers, la matière noire, l’énergie noire ? Et que dire des « galaxies noires » récemment découvertes ? Les astrophysiciens traquent en permanence la face cachée de l’Univers. Une traque de longue date qui stimule les scientifiques, qui cherchent à comprendre la dynamique de l’Univers entre amas de galaxies et immenses vides. © CEA
Flux de matière froide avec accrétion régulée
Depuis une dizaine d’années, le nouveau paradigme de la croissance des galaxies implique des courants froids d’hydrogène et d’hélium canalisés par des filaments de matière noire, comme l’explique l’astrophysicien Romain Teyssier à Futura.
Comme le souligne le communiqué de presse de l’Université de Nanjing, on sait depuis un certain temps qu’il existe deux grandes familles de galaxies : celles qui forment des étoiles et celles qui n’en forment pas, généralement appelées respectivement « galaxies à formation d’étoiles » et « galaxies passives ». Les galaxies passives semblent clairement être le produit de galaxies actives, et la question se pose naturellement de savoir ce qui provoque la transition des galaxies à formation d’étoiles aux galaxies actives.
Il avait été noté que les galaxies passives étaient en moyenne les plus massives. Cependant, depuis les années 1970, des théoriciens ont suggéré que les trous noirs supermassifs, le cœur des grandes galaxies, pourraient perturber les réservoirs de gaz froid de leurs galaxies hôtes en émettant de grandes quantités de rayonnement et ventsvents de matièrematière suite à un accumulationaccumulation quantité massive de matière. Le souffle de ces trous noirs finit par expulser du gaz froid des grandes galaxies, capable de former de nouvelles étoiles.
Une conférence de Romain Teyssier sur la cosmologie numérique appliquée à la naissance et à l’évolution des galaxies. Les simulations démarrent avec comme conditions initiales les contraintes sur les fluctuations de densité de matière environ 400 000 ans après le Big Bang, comme le montre la carte du rayonnement fossile établie avec le satellite Planck. Le chercheur explique surtout qu’en fonction de l’acuité de la modélisation de la physique des baryons (notamment avec une résolution de plus en plus grande par rapport aux échelles d’espace et de temps dans les simulations) avec la formation des étoiles et pas seulement en prenant en compte la physique de la matière noire, une grande diversité de phénomènes et notamment de formes de galaxies apparaît. © Collège de France
Un nouveau paradigme pour la mort des galaxies ?
Mais, dans l’article de NatureDavid Elbaz et ses collègues présentent aujourd’hui une analyse d’un échantillon statistique de galaxies proches pour lesquelles une mesure de leur masse stellaire, de la masse de leurs trous noirs centraux et de leur réservoir d’hydrogène atomique (HI) est disponible avec Gass. Ils montrent que le réservoir de gaz diminue avec une bien meilleure corrélation avec la masse des trous noirs supermassifs par rapport à d’autres paramètres galactiques majeurs tels que la masse stellaire, la densité de surface de masse stellaire et la masse du renflement de galaxies spiralesgalaxies spirales.
En bref, il apparaît désormais que ce n’est pas la masse des galaxies qui joue un rôle dans la quantité de gaz qu’elles contiennent, mais plutôt la masse du trou noir central. Plus le trou noir d’une galaxie est massif, plus son réservoir de gaz atomique est petit.
Dans le paradigme du courant froid, il faut conclure que les trous noirs ont le pouvoir d’empêcher les galaxies de recevoir de la matière de l’extérieur, c’est-à-dire qu’ils affectent la croissance etextinctionextinction de leurs galaxies hôtes, en régulant l’accrétion de gaz froid dans les galaxies.
La déclaration de l’Université de Nanjing conclut en expliquant que « L’étude révèle également que les deux types de galaxies de base, les galaxies à formation d’étoiles et les galaxies passives, suivent en fait la même relation entre la teneur en gaz froid et la masse du trou noir. Cela suggère que la relation entre la teneur en gaz froid et la masse du trou noir fournit un cadre nouveau et probablement plus fondamental pour étudier la (trans)formation des galaxies, par rapport à la relation communément admise entre la teneur en gaz et les masses stellaires, ou d’autres paramètres galactiques. « .
