La compréhension de la formation des étoiles et des galaxies au début de l'histoire de l'Univers continue d'être quelque peu une énigme, et une nouvelle étude a peut-être renversé notre compréhension actuelle. Les résultats ont fourni des preuves accablantes que les jets radio qui dépassent d'un centre galactique améliorent la formation des étoiles - un résultat qui contredit directement les modèles actuels, où la formation des étoiles est entravée ou même arrêtée.
Toutes les premières galaxies sont constituées de noyaux intensément lumineux alimentés par d'énormes trous noirs. Ces noyaux galactiques dits actifs, ou AGN pour faire court, font toujours l'objet d'études intenses. Un mécanisme spécifique que les astronomes étudient est connu sous le nom de rétroaction AGN.
"Le feedback est le terme d'argot de l'astronome pour la façon dont un AGN - avec sa grande quantité d'énergie libérée - influence sa galaxie hôte", a récemment déclaré à Space Magazine le Dr Zinn, chercheur principal de cette étude. Il a expliqué qu'il y a à la fois une rétroaction positive, dans laquelle l'AGN favorisera l'activité principale de la galaxie: la formation d'étoiles, et une rétroaction négative, dans laquelle l'AGN gênera ou même arrêtera la formation des étoiles.
Les simulations actuelles de la croissance des galaxies invoquent une forte rétroaction négative.
"Dans la plupart des simulations cosmologiques, la rétroaction AGN est utilisée pour tronquer la formation des étoiles dans la galaxie hôte", a déclaré Zinn. "Ceci est nécessaire pour éviter que les galaxies simulées ne deviennent trop brillantes / massives."
Zinn et al. ont trouvé des preuves solides que ce n'est pas le cas pour un grand nombre de premières galaxies, affirmant que la présence d'un AGN améliore en fait la formation d'étoiles. Dans de tels cas, le taux total de formation d'étoiles d'une galaxie peut être augmenté d'un facteur 2 à 5.
De plus, l'équipe a montré qu'une rétroaction positive se produit dans l'AGN radio-lumineux. Il existe une forte corrélation entre l'infrarouge lointain (indicatif de la formation d'étoiles) et la radio.
Maintenant, une corrélation entre la radio et l'infrarouge lointain n'est pas étrangère à l'astronomie galactique. Les étoiles se forment dans les régions extrêmement poussiéreuses. Cette poussière absorbe la lumière des étoiles et la réémet dans l'infrarouge lointain. Les étoiles meurent alors dans d'énormes explosions de supernovae, provoquant de puissants fronts de choc, qui accélèrent les électrons et conduisent à l'émission d'un fort rayonnement synchrotron dans la radio.
Cette corrélation est cependant étrangère aux études AGN. La clé réside dans les jets radio, qui pénètrent loin dans la galaxie hôte elle-même. Un «jet qui est lancé à partir de l'AGN frappe le gaz interstellaire de la galaxie hôte et induit ainsi des chocs supersoniques et des turbulences», explique Zinn. "Cela raccourcit le temps d'agrégation du gaz afin qu'il puisse se condenser en étoiles beaucoup plus rapidement et efficacement."
Cette nouvelle découverte indique que les mécanismes exacts dans lesquels AGN interagissent avec leurs galaxies hôtes sont beaucoup plus compliqués qu'on ne le pensait auparavant. Les observations futures apporteront probablement une nouvelle compréhension de l'évolution des galaxies.
L'équipe a utilisé les données principalement de l'image Chandra Deep Field South
mais aussi des données de Hubble, Herschel et Spitzer.
Les résultats seront publiés dans le Astrophysical Journal (préimpression disponible ici).
