Le télescope James Webb repère un système galactique de « raies pastenagues » qui pourrait résoudre le mystère des « petits points rouges »

Les astronomes ont repéré un intrigant système à trois galaxies, surnommé « la raie pastenague », qui date de l’époque où l’univers avait un peu plus de 1,1 milliard d’années. Une nouvelle analyse de la créature marine céleste a révélé un objet qui pourrait fournir des indices sur la nature de mystérieux objets cosmiques surnommés « petits points rouges » (LRD).

Les LRD ont été observés pour la première fois en 2022 par le Télescope spatial James Webb (JWST). Les astronomes ont initialement proposé que ces objets rouges compacts, qui semblent imprégner le tout premier univers, pourraient être des galaxies qui hébergent des galaxies qui se nourrissent activement. trous noirs connus sous le nom de noyaux galactiques actifs (AGN). Les théories alternatives du LRD impliquent des des étoiles supermassives sur le point de s’effondrer et exotique étoiles de trou noir.

Dans la nouvelle étude, publiée le 9 mars dans la revue Astronomie et astrophysiqueles astronomes ont reconstitué l’histoire récente de la formation d’étoiles de la raie pastenague à triple galaxie. Ils ont découvert que les interactions entre les galaxies pouvaient avoir poussé un AGN dans un état inhabituel ressemblant à une transition vers ou hors d’un petit point rouge. Les astronomes ont surnommé la galaxie qui héberge cet AGN inhabituel un « petit point rouge de transition » (tLRD).

« Nous disposons de tous les ingrédients nécessaires pour produire une telle transition : des sursauts d’étoiles provoqués par des interactions galactiques, un AGN et une galaxie (tLRD) dont les caractéristiques spectrales correspondent à presque tous les critères LRD », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Rosa María Méridaun astrophysicien qui étudie la formation et l’évolution des galaxies à l’Université Saint Mary’s au Canada, a déclaré à Live Science dans un e-mail.

Le Stingray est composé de trois galaxies : une galaxie de rupture de Balmer qui est relativement massive et qui évolue plus régulièrement, un tLRD et une galaxie satellite de formation d’étoiles qui est moins massive et semble avoir rejoint le système plus récemment.

Retour vers le passé

En raison de limitations d’observation, les chercheurs n’ont pas pu déterminer avec certitude comment le système à trois galaxies s’est formé. Au lieu de cela, ils ont proposé un scénario basé sur des preuves indirectes. Pour ce faire, ils ont reconstruit l’histoire de la formation d’étoiles des galaxies, à l’aide des données de l’enquête canadienne NIRISS Unbiased Cluster Survey, l’une des enquêtes JWST les plus approfondies à ce jour.

En comparant ces histoires à travers les galaxies et en incorporant les masses stellaires relatives, l’équipe a recherché des modèles susceptibles d’indiquer des interactions passées. Par exemple, si plusieurs galaxies présentaient des changements dans la formation d’étoiles à des échelles de temps similaires, cela pourrait indiquer un événement commun, tel qu’une rencontre rapprochée. De plus, les galaxies de plus faible masse et avec une gravité plus faible sont plus sensibles aux perturbations, ce qui peut déclencher des explosions de formation d’étoiles.

L’analyse de l’équipe suggère qu’il y a environ 100 millions d’années, la galaxie tLRD a connu une explosion de formation d’étoiles, probablement déclenchée par une interaction avec la galaxie de rupture Balmer située à proximité. Cependant, la galaxie de la cassure de Balmer, plus massive, ne semble en grande partie pas affectée et a évolué régulièrement. Plus tard, il y a environ 10 millions d’années, la plus petite galaxie satellite a connu une formation accrue d’étoiles.

« Nous pensons que c’est le moment où la galaxie (satellite) est entrée dans le système Stingray », a noté Mérida.

À cette époque, une certaine activité a été observée dans le tLRD mais pas dans la galaxie de la cassure de Balmer. À ce stade, le tLRD aurait également été assez massif, ce qui rendrait ce comportement difficile à expliquer par les seules interactions gravitationnelles. Cela soulève la question de savoir ce qui a motivé l’activité du tLRD, alors que la galaxie à rupture de Balmer montre peu de changement dans son histoire de formation d’étoiles. Cela suggère que des facteurs allant au-delà des simples interactions gravitationnelles pourraient être à l’œuvre.

En partie AGN, en partie LRD

Les chercheurs ont proposé que la réponse réside peut-être dans le comportement du trou noir central. Mérida a expliqué que les interactions entre les galaxies peuvent déclencher des explosions de formation d’étoiles, mais que l’activation d’un AGN peut se produire plus tard. Dans ce scénario, la rencontre précédente pourrait avoir d’abord déclenché la formation d’étoiles, puis, avec un certain retard, alimenté le trou noir du tLRD, poussant la galaxie dans son état inhabituel.

Le trou noir actif dans le tLRD présente les caractéristiques spectrales d’un AGN de ​​type I caractérisé par un noyau brillant et non masqué. Mais il est également compact et lumineux à la lumière ultraviolette, ressemblant en partie à un petit point rouge. Cependant, il lui manque une signature spectrale clé que presque tous les petits points rouges observés ont dans leur spectre lumineux : une caractéristique en forme de V. Cela ressemble donc à un mélange des deux objets, mais pas complètement non plus.

« Cette galaxie se situe stratégiquement entre la petite population de points rouges et l’AGN compact de type I », a déclaré Mérida. Par conséquent, le tLRD est à la fois AGN et LRD, mais on ne sait pas s’il entre ou sort de la phase LRD.

« L’article soutient l’idée qu’au moins quelques petits points rouges sont des phases évolutives plutôt qu’une classe totalement distincte », Devesh Nandal, un chercheur postdoctoral au Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics qui n’a pas été impliqué dans l’étude, a déclaré à Live Science dans un e-mail. « Le système est physiquement compact, confirmé spectroscopiquement, et les auteurs en déduisent une croissance récente accrue du tLRD et de la (galaxie satellite) », par rapport à ce que l’on pourrait attendre de leurs processus internes normaux, rendant crédible leur interprétation basée sur l’interaction. Cependant, même si les interactions entre galaxies peuvent déclencher ou arrêter la phase LRD, elles n’expliquent pas entièrement la masse du trou noir ou le phénomène LRD dans son ensemble, a noté Nandal.

Et ensuite ?

Si cette phase de transition est très courte – moins de 5 millions d’années environ – les chances de repérer une galaxie à ce stade sont très faibles, a déclaré Mérida. Dans ce cas, tLRD pourrait simplement être un AGN normal. Mais si la transition dure plus longtemps, les astronomes devraient trouver de nombreux objets de transition dans les études actuelles des galaxies. Cela signifie que les chercheurs doivent faire deux choses : rechercher soigneusement dans les données existantes davantage de candidats et améliorer les modèles théoriques pour prédire la fréquence à laquelle ces transitions se produisent et déterminer comment les identifier clairement.

Un échantillon plus grand de ces objets « intermédiaires » et une meilleure compréhension du temps que l’AGN passe dans les phases actives et silencieuses peuvent établir les nouveaux résultats de manière plus robuste, a déclaré Nandal. Une distinction claire entre la manière dont le trou noir se nourrit actuellement et la manière dont il s’est formé à l’origine est également cruciale, a-t-il déclaré. Par exemple, le trou noir a peut-être déjà existé sous la forme d’une graine massive provenant d’une étoile supermassive ou d’une autre origine ; dans ce cas, l’activité de type LRD que nous observons maintenant reflète probablement un ravitaillement ultérieur ou une obscurcissement de la poussière plutôt que la formation d’un trou noir à partir de rien.

L’équipe prévoit de mener des études de suivi sur la Stingray et d’autres LRD trouvés dans l’enquête par grappes impartiale canadienne NIRISS. S’il est confirmé, cet objet transitionnel soutiendrait l’idée selon laquelle les petits points rouges ne constituent pas une classe distincte d’objets mais une phase temporaire dans l’évolution d’un système de trous noirs, dont le comportement est contrôlé par leur environnement.

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