Publication du CRAL dans la revue Science le 30 mars 2023. Communication du CNRS-INSU du 14 avril 2023.
Dans cette étude, parue dans la revue Science, une équipe internationale impliquant des scientifiques français du Centre de recherche astrophysique de Lyon (CRAL - OSUL, CNRS / ENS de Lyon / Univ. Claude Bernard Lyon 1) et de l'Institut d'astrophysique de Paris (IAP, CNRS/Sorbonne Université) s'intéressent à l'un des processus impliqués dans la formation et l'évolution des galaxies.
Comment les galaxies se forment-elles ? C’est une des principales questions de l'astrophysique contemporaine. Dans le modèle cosmologique actuel, dominé par la matière noire, les galaxies s'assemblent à partir de l'effondrement du gaz dans des halos de matière noire. Comprendre et prédire les propriétés physiques des galaxies reste un véritable défi. Leur formation et leur évolution impliquent une interaction complexe entre plusieurs processus : l'effondrement gravitationnel du gaz, l'accrétion de gaz par des flots cosmiques provenant de la toile cosmique (l’objet de cette étude), la fusion entre galaxies et l’impact de la formation d'étoiles et des trous noirs au centre des galaxies. La croissance des galaxies dans l'univers primitif est donc alimentée par l'accrétion de gaz circum- et inter-galactique.
Depuis les années 2000, les simulations numériques prédisent en effet que des flots de gaz froid pénètrent dans les halos de matière noire des galaxies, fournissant la matière première nécessaire pour soutenir la formation d'étoiles. Cet article rapporte la découverte d'un filament de gaz froid qui s'étend sur 100 kpc et se connecte à la gigantesque galaxie radio 4C 41.17, aussi connue sous le nom de la galaxie de la Fourmilière. Cette découverte a été possible grâce à l’utilisation du radio-télescope ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) dans sa configuration la plus compacte pour augmenter la sensibilité à un signal très faible et à grande échelle spatiale sur le ciel. Ce flot de gaz est détecté grâce aux observations submillimétriques de la raie spectrale [C I] du carbone atomique, un traceur du gaz d'hydrogène atomique ou moléculaire neutre. La galaxie contient un réservoir de gaz central qui alimente une flambée de formation d'étoiles.
Ces résultats montrent que la matière première pour la formation d'étoiles peut être présente dans les flots cosmiques de gaz froid en dehors des galaxies.
À gauche : simulations informatiques d'un flot cosmique (Crighton et al. 2013, ApJL, 776, L18 ; communiqué de presse Max-Planck-Institute for Astronomy). À droite : observation d'un flot cosmique s'écoulant sur la galaxie de la Fourmilière. Le filament cosmique de gaz froid est détecté par le radiotélescope ALMA et mis en évidence en bleu, s'étendant du coin supérieur droit de l'image vers la galaxie au centre. Les couleurs violettes représentent un grand réservoir de gaz accumulé autour de la galaxie, tandis que les galaxies individuelles sont représentées en gris. La longueur totale du filament est de près d'un demi-million d'années-lumière. À titre de comparaison, le rendu d'une galaxie de la taille de notre Voie lactée est représenté à la même échelle dans le coin inférieur droit.
Gauche : © G. Stinson & A.V. Maccio / MPIA. Droite : © B. Emonts / NRAO / AUI / NSF
Référence : A cosmic stream of atomic carbon gas connected to a massive radio galaxy at redshift 3.8. Bjorn H. C. Emonts, Matthew D. Lehnert, Ilsang Yoon , Nir Mandelker, Montserrat Villar-Martín , George K. Miley , Carlos De Breuck , Miguel A. Pérez-Torres , Nina A. Hatch , Pierre Guillard. Science, 30 mars 2023.
DOI : 10.1126/science.abh2150
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