Le télescope James Webb révèle des vents galactiques mortels qui expliquent l’extinction des étoiles au début de l’univers
Des recherches récemment publiées indiquent que les vents puissants poussés par les étoiles sont capables d’anéantir les galaxies, empêchant ainsi la création de nouvelles étoiles à un stade précoce de l’histoire cosmique. Cette découverte, basée sur les données du télescope spatial James Webb (JWST), offre un nouvel aperçu de l’évolution galactique.
Le processus de collision entre galaxies, qui conduit à leur fusion en une seule structure massive, peut également provoquer la « mort » de ces amas célestes en libérant des jets de gaz qui inhibent la formation des étoiles. Cette interaction cosmique complexe redéfinit la compréhension de l’évolution des galaxies.
Cette dynamique pourrait faire la lumière sur un mystère de l’univers primitif, où plusieurs observations du télescope spatial James Webb (JWST) ont détecté des galaxies qui sont devenues étonnamment grandes en seulement un milliard d’années après le Big Bang. Tout aussi inattendu, bon nombre de ces galaxies avaient déjà cessé leur production stellaire et sont devenues inactives environ un milliard d’années plus tard.
Bien que l’on pensait autrefois que les vents galactiques étaient responsables de la « destruction » des galaxies, les astronomes manquaient de preuves directes que ce processus pouvait réellement supprimer la formation d’étoiles à un stade aussi éloigné du cosmos. Aujourd’hui, une nouvelle étude publiée le 10 juin dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, par une équipe internationale, décrit comment les flux de gaz générés par les étoiles peuvent éteindre les galaxies, créant ainsi les structures inactives observées par JWST.
Détection des fuites de gaz au début de l’univers
Les scientifiques ont utilisé JWST en conjonction avec le radiotélescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situé dans le désert d’Atacama au Chili, pour étudier le système galactique connu sous le nom de CRISTAL-02 tel qu’il existait un milliard d’années après le Big Bang. L’analyse approfondie a révélé des détails cruciaux sur son activité.
Avec une masse stellaire qui dépasse celle du Soleil de 10 milliards de fois, CRISTAL-02 représente une étape avancée d’une fusion entre plusieurs galaxies. De plus, le système comporte un gigantesque panache de gaz, qui s’étend sur une distance presque égale à celle du système galactique lui-même, et qui s’échappe dans l’espace à des centaines de kilomètres par seconde.
Ce flux colossal, qui comprend 1,5 milliard de masses solaires, semble être provoqué par une intense explosion de formation d’étoiles et la mort d’étoiles, comme l’expliquent les auteurs de l’étude. Les deux phénomènes se produisent lors de collisions galactiques, comprimant de gros nuages de gaz et déclenchant la naissance de nouvelles étoiles, notamment des étoiles massives qui s’effondrent lors de violentes explosions de supernova tous les quelques millions d’années. Les vents radioactifs intenses libérés par ces jeunes étoiles et leurs sœurs aînées mourantes peuvent alors supprimer la formation d’étoiles en dynamisant et en dispersant des poches de gaz moléculaire froid avant qu’elles ne s’effondrent gravitationnellement pour donner naissance à de nouvelles étoiles.
“La galaxie a un vent puissant qui éjecte de la matière deux fois plus vite que la galaxie elle-même forme des étoiles”, a déclaré Rebecca Davies, astrophysicienne à l’Université de technologie de Swinburne en Australie, dans un communiqué. Cette observation met en évidence l’intensité et l’efficacité de ces vents.
Le système galactique CRISTAL-02 pourrait créer environ 260 nouvelles étoiles de masse solaire chaque année, un rythme trois fois supérieur à celui des galaxies de masse et d’âge similaires. Cependant, les chercheurs ont également découvert qu’elle perdait plus de 500 masses solaires par an, un rythme 20 fois plus rapide que celui observé dans les galaxies massives typiques.
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“Nous ne savons pas grand-chose sur la façon dont les premières galaxies ont cessé de former des étoiles. Ce travail montre directement ce processus en action”, a expliqué Andreas Faisst, astronome observationnel à Caltech, dans un e-mail à Live Science. Il a ajouté : « Si le flux continue, la galaxie manquera de gaz pour former des étoiles dans moins de 100 millions d’années – un clin d’œil en termes astrophysiques. »
Preuve d’un phénomène cosmique commun
Cette enquête propose un modèle de sénescence galactique, un processus de détérioration progressive. “Près de la moitié des galaxies massives primordiales interagissent avec d’autres galaxies proches, ce qui suggère qu’il ne s’agit pas d’un phénomène isolé, mais plutôt d’un événement cosmique largement distribué”, a ajouté Davies.
Cependant, des simulations antérieures indiquaient que les flux provenant de trous noirs actifs, et non d’étoiles, pourraient être les principaux responsables de la création de galaxies au repos. Les flux sortants provoqués par les explosions stellaires cessent lorsque la formation d’étoiles s’arrête, tandis que les flux sortants générés par les trous noirs peuvent persister pendant des centaines de millions d’années.
Pour cette raison, les chercheurs ne peuvent pas exclure la possibilité que le flux observé dans CRISTAL-02 ait été généré par un trou noir puissant mais inactif au moment de l’observation. La complexité des phénomènes nécessite une enquête continue.
De plus, les scientifiques ont comparé le flux de CRISTAL-02 avec un échantillon de 99 autres flux similaires, s’étalant sur 12 milliards d’années, pour voir si ce processus de rétroaction évolue au fil du temps. Ils ont conclu que l’efficacité du flux est restée largement constante tout au long de l’histoire cosmique, même si les propriétés internes des galaxies ont changé et que l’univers s’est étendu et vieilli. De plus, délimiter les mécanismes de rétroaction dans l’univers primitif, qui dictent l’évolution galactique, peut aider les astronomes à améliorer les simulations cosmologiques cherchant à expliquer l’apparence et le comportement du cosmos actuel.
“Si de nombreuses galaxies primitives entrent en collision et connaissent une croissance rapide, il n’est peut-être pas surprenant que nous voyions autant de galaxies ‘mortes’ dans l’univers primitif”, a expliqué Davies. “CRYSTAL-02 offre une solution naturelle au mystère de la raison pour laquelle ces galaxies massives vivent vite et meurent jeunes.”
De tels processus sont toujours en cours aujourd’hui, régulant les secteurs à forte densité stellaire dans notre propre galaxie. Ils pourraient également déterminer son avenir lointain, puisque la Voie lactée pourrait entrer en collision avec Andromède, sa plus proche voisine, dans environ 4,5 milliards d’années. Cette fusion “déclenchera probablement une explosion stellaire associée à des vents stellaires intenses, peut-être similaires à ceux que nous avons observés dans CRISTAL-02”, a prédit Faisst dans un courrier électronique, soulignant comment des études comme celle-ci nous aident à anticiper le sort de notre propre demeure cosmique.
