Les galaxies laissent passer du gaz – dans le cas de la galaxie NGC 4383, à tel point que son écoulement de gaz s’étend sur 20 000 années-lumière et est plus massif que 50 millions de Soleils.
Pourtant, même un écoulement de cette immensité était jusqu’à présent difficile à détecter. Observer de quoi sont constitués ces flux et comment ils sont structurés nécessite des instruments à haute résolution qui ne peuvent voir que le gaz provenant de galaxies relativement proches, de sorte que les informations à leur sujet sont limitées. Ce qui est regrettable, car les flux gazeux éjectés des galaxies peuvent nous en dire plus sur leurs cycles de formation d’étoiles.
Le programme MAUVE (MUSE et ALMA Unveiling the Virgo Environment) change désormais la donne. La mission de MAUVE est de comprendre comment les flux sortants de galaxies dans l’amas de la Vierge affectent la formation des étoiles. NGC 4383 s’est démarqué par l’astronome Adam Watts, de l’Université d’Australie et du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR), et son équipe, car son flux sortant est si énorme.
Les éléments qu’elle libère dans l’espace peuvent révéler le potentiel de la galaxie à former (ou arrêter de former) des étoiles. « Comprendre la physique des flux sortants induits par la rétroaction stellaire… est essentiel pour compléter notre tableau de l’évolution des galaxies », ont déclaré les chercheurs dans une étude récemment publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Potentiel d’étoile
La rétroaction stellaire, c’est-à-dire l’ensemble des radiations, des vents de particules et d’autres matériaux projetés par les étoiles dans le milieu interstellaire, est à l’origine de flux sortants aussi énormes que celui de NGC 4383. Une grande partie de cette matière provient soit d’éclatements de formation d’étoiles, soit de l’intérieur de des étoiles massives lorsqu’elles meurent et deviennent une supernova. Il comprend des éléments plus lourds qui s’échappent dans l’espace avec l’écoulement et y flottent pendant une durée indéfinie, se retrouvant parfois dans d’autres galaxies.
La formation des étoiles dans une galaxie dépend de plusieurs processus. Il doit y avoir un bon équilibre entre l’accrétion de gaz (croissance due à l’ajout de gaz), la consommation (la combustion d’hydrogène et d’hélium par les étoiles) et l’éjection (lorsque le gaz interstellaire est expulsé hors de la galaxie) entre le milieu intergalactique et le milieu circumgalactique. le gaz entourant les galaxies. Une partie du gaz et d’autres matériaux, comme le fer et d’autres éléments lourds, qui forment les étoiles peuvent être recyclés à partir des explosions de supernova.
L’approvisionnement en gaz est essentiel car de grandes quantités de gaz finissent par s’effondrer sur elles-mêmes en raison de leur immense gravité, formant finalement des étoiles. Un déficit de gaz peut empêcher la formation d’étoiles potentielles.
Watts et son équipe pensent que l’une des sources de la rétroaction stellaire poussant le gaz de formation d’étoiles hors de NGC 4383 est constituée de plusieurs supernovae qui se sont produites relativement près les unes des autres. Les supernovae peuvent former des bulles gargantuesques de gaz brûlant qui finissent par sortir verticalement d’un disque galactique, s’étendant du haut et du bas de la galaxie.
Les gaz chauds continuent dans les régions plus froides du milieu interstellaire, leur gravité attirant davantage de gaz à la sortie de la galaxie et augmentant la masse totale de l’écoulement sortant (appelée charge de masse). La perte d’une telle quantité de gaz diminue encore davantage les chances de formation d’étoiles.
Perdu dans l’espace
Les flux sortants peuvent être observés à de nombreuses longueurs d’onde différentes. Les émissions de rayons X provenant d’éléments tels que l’hydrogène et de composés tels que le monoxyde de carbone peuvent être détectées. Il est également possible d’observer les flux sortants par UV, optique et infrarouge. Certaines émissions de la région avaient déjà été observées avec d’autres télescopes, combinées à l’imagerie MAUVE de l’amas de la Vierge et de NGC 4383 à différentes longueurs d’onde.
Le problème de l’observation précise des flux sortants est que les matériaux dispersés sont notoirement difficiles à résoudre spatialement, ce qui signifie déterminer la distance de l’ensemble du flux sortant en fonction des pixels. MAUVE, NGC 4383 et l’amas de la Vierge ont été observés à une résolution spatiale d’environ 261 années-lumière, de sorte que chaque pixel représentait un carré dans l’espace mesurant 261 années-lumière de chaque côté. Des amas de gaz ionisé apparus dans ces pixels ont indiqué à l’équipe de recherche qu’il y avait un écoulement bipolaire quittant la galaxie par le haut et le bas.
Alors, NGC 4383 a-t-il réduit la formation d’étoiles en raison de son flux massif de substances stellaires ? Il s’avère que les étoiles se forment en réalité aux confins de la galaxie. Bien qu’aucune étoile ne se forme dans le flux qui s’échappe de la galaxie, il existe encore des zones où il y a suffisamment de gaz accrété pour leur donner naissance.
Ces sursauts d’étoiles, ou zones de formation rapide d’étoiles, fournissent également une rétroaction stellaire : il ne s’agit pas uniquement de supernovae. « Il existe une extension de nœuds bleus qui sont beaucoup plus brillants dans le proche UV et constituent une preuve claire de la formation d’étoiles se produisant en dehors du corps principal de la galaxie », ont déclaré les chercheurs dans la même étude.
Ce qui reste incertain à propos de NGC 4383, c’est si l’écoulement de gaz a été déclenché par la seule rétroaction stellaire ou si une interaction gravitationnelle avec une autre galaxie a intensifié les écoulements existants. Il existe peut-être des preuves de cela du côté est, où une perturbation du gaz suggère qu’une galaxie naine proche aurait pu interagir avec lui. Pour l’instant, l’équipe de recherche est convaincue que l’écoulement est principalement provoqué par des explosions d’étoiles et des supernovae.
Les chercheurs souhaitent en savoir plus sur NGC 4383 et son écoulement. À mesure que les télescopes deviennent plus avancés et que la résolution spatiale s’améliore, peut-être que quelque chose d’autre sera révélé à l’intérieur de ces nuages de gaz.