Les astronomes ont découvert plus d’une douzaine de galaxies « dormantes » qui ont interrompu leur formation d’étoiles dans les premiers milliards d’années après Big bang.
La découverte, faite avec des données de la Télescope spatial James Webb (JWST)illumine une phase fascinante dans la vie des premières galaxies et pourrait fournir plus d’indices sur l’évolution des galaxies.
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles les galaxies peuvent cesser de former de nouvelles étoiles. L’un est la présence de supermassive trous noirs dans leurs centres. Ces géants émettent un rayonnement intense qui chauffe et épuise le gaz froid, l’ingrédient le plus important pour la formation d’étoiles. De plus, les plus grandes galaxies voisines peuvent éliminer ce gaz froid ou la chauffer, entraînant un arrêt dans la formation d’étoiles. En conséquence, ces galaxies peuvent rester dormantes indéfiniment ou devenir « éteint. «
Une autre raison pour laquelle les galaxies deviennent inactives est la rétroaction stellaire. C’est à ce moment que le gaz de la galaxie se réchauffe et expulse en raison de processus stellaires comme des supernovas, des vents stellaires intenses ou de la pression associée à la lumière des étoiles. La galaxie passe donc par une période temporaire « silencieuse ».
« Il s’agit généralement d’une phase temporaire, qui dure généralement environ 25 millions d’années », » Alba Covelo Pazun doctorant à l’Université de Genève et l’auteur principal d’une nouvelle étude décrivant les résultats, a déclaré à Live Science dans un e-mail. Au cours des millions d’années, le gaz qui a été repoussé se repose et le gaz chaud se refroidit à nouveau. Une fois qu’il y a à nouveau suffisamment de gaz froid, la galaxie peut commencer à former de nouvelles étoiles.
Alors que la phase dormante est couramment observée dans les galaxies voisines, les astronomes n’ont trouvé que quatre galaxies dormantes au cours des premiers milliards d’années de l’univers. Parmi ceux-ci, trois avaient des masses inférieures à un milliard de masses solaires et une avait une masse supérieure à 10 milliards de masses solaires. Les observations limitées et les propriétés dispersées des galaxies dormantes n’étaient pas suffisantes pour obtenir une image claire de la formation des étoiles précoces.
Mais en utilisant les données spectroscopiques sensibles de JWST, une équipe internationale d’astronomes a découvert 14 galaxies dormantes avec une large gamme de masses dans l’univers précoce, montrant que les galaxies dormantes ne sont pas limitées à des gammes de masse faibles ou très élevées.
Les résultats ont été téléchargés dans la base de données de préparation arxiv le 27 juin et n’a pas encore été évalué par des pairs.
Prendre une pause
Les chercheurs ne s’attendaient pas à voir des galaxies dormantes dans le début de l’univers. Parce que ces galaxies sont jeunes, elles devraient former vigoureusement de nombreuses nouvelles stars, pensaient les astronomes. Mais en 2024 papierLes chercheurs ont décrit la première découverte d’une galaxie dormante dans l’univers précoce.
« La première découverte d’une galaxie dormante dans l’univers précoce a été un tel choc parce que cette galaxie avait été observée auparavant avec Hubble, mais nous ne pouvions pas savoir qu’il était dormant avant JWST », a déclaré Paz.
C’est parce que, contrairement au télescope spatial Hubble, l’instrument NIRSPEC de JWST peut à la fois voir la lumière de ces galaxies qui a été décalée en rouge à des longueurs d’onde proche infrarouge, et également fournir des détails spectroscopiques à ce sujet.
Les astronomes étaient curieux de savoir pourquoi les premières galaxies ont cessé de former des étoiles et si cela était courant parmi un large éventail de masses stellaires. Une hypothèse était que les galaxies avaient des éclats de formation d’étoiles puis de périodes de calme avant de recommencer. Paz et son équipe ont cherché les galaxies qui se trouvaient entre les rafales de formation des étoiles. Ils ont utilisé des données de galaxie accessibles au public dans le Archive dawn jwst.
Ils ont examiné la lumière d’environ 1 600 galaxies, à la recherche de signes de nouvelles étoiles ne se formant pas. Ils se sont également concentrés sur des signatures claires des étoiles d’âge moyen ou anciennes dans la lumière des galaxies. L’équipe a trouvé 14 galaxies, allant d’environ 40 millions à 30 milliards de masses solaires, qui avaient interrompu la formation d’étoiles.
« Nous avons maintenant trouvé 14 sources à l’appui de ce processus d’écart, et nous avons constaté que tous avaient interrompu la formation d’étoiles entre 10 (millions) et 25 millions d’années avant de les observer », a expliqué Paz. Cela signifie que ces 14 galaxies ont été constatées pour suivre une mode d’arrêt de formation d’étoiles plutôt que d’étoiles en continu, et elles sont silencieuses depuis au moins 10 à 25 millions d’années.
Cette répétition relativement courte indique que les commentaires stellaires, tels que les supernovas ou les vents stellaires, les ont fait se taire et qu’ils pourraient éventuellement redémarrer leurs usines stellaires, a déclaré Paz.
Cependant, il y a encore de l’incertitude, a-t-elle ajouté. « Nous ne pouvons pas le confirmer avec certitude car nous ne savons pas combien de temps ils resteront en sommeil, et s’ils restent en sommeil pendant 50 millions d’années supplémentaires, cela signifierait que la cause de leur extinction est différente », a expliqué Paz.
Ce scénario suggérerait que les galaxies sont mortes. Néanmoins, les propriétés actuelles de ces galaxies soutiennent un cycle de crises et de départs.
Parce que les galaxies dormantes sont si rares, beaucoup à propos de eux restent mystérieux. Cependant, les astronomes espèrent que les observations futures aideront à faire la lumière sur ces usines d’étoiles somnacieuses. Un prochain programme JWST intitulé « Sleeping Beauties » sera dédié à la découverte de galaxies dormantes dans l’univers au début, a déclaré Paz. Ce programme permettra aux astronomes d’estimer la durée d’une galaxie dans cette phase silencieuse et de les aider à comprendre le processus de formation des étoiles raté.
« Il y a encore beaucoup d’inconnues pour nous, mais nous sommes un pas de plus pour démêler ce processus », a déclaré Paz.
