Les amas de galaxies sont les plus grands espaces de l'univers, contenant des centaines, voire des milliers de galaxies. Dans l'environnement dense et inhospitalier de ces amas, les galaxies interagissent activement, ce qui peut mettre fin ou ralentir la formation d'étoiles. Les astronomes veulent savoir pourquoi.
Les galaxies meurent dans les coins les plus extrêmes de l'univers. Leur formation d'étoiles s'arrête et les astronomes veulent savoir pourquoi.
Les participants à un grand projet mené par les Canadiens espèrent le faire. Dans leur travail, ils utiliseront l'un des télescopes les plus modernes. Le nouveau programme s'appelle VERTICO et son objectif est d'étudier en détail comment l'environnement tue ses galaxies.
En tant que directeur scientifique de ce programme, je dirige une équipe de 30 spécialistes qui, à l'aide du Large Atacam Millimeter Complex (ALMA), enregistrent de l'hydrogène moléculaire à haute résolution à l'état gazeux dans 51 galaxies de l'amas de galaxies le plus proche appelé Amas de la Vierge.
Le complexe Atacama de 1,4 milliard de dollars a été mis en service en 2013. Il s'agit d'un réseau d'antennes de plusieurs radiotélescopes interconnectés installés à une altitude de 5 000 mètres dans le désert d'Atacama au nord du Chili. Il est le fruit de partenariats internationaux entre l'Europe, les États-Unis, le Canada, le Japon, la Corée du Sud, Taiwan et le Chili. En tant que plus grand projet astronomique au sol actuellement en cours, ALMA est le complexe de télescopes à ondes millimétriques le plus avancé. Il est idéal pour étudier les amas de gaz denses et froids à partir desquels de nouvelles étoiles se forment, car ce gaz ne peut pas être vu dans la partie visible du spectre.
Les programmes de recherche ambitieux d'ALMA, tels que VERTICO, sont conçus pour répondre à des problèmes scientifiques stratégiques qui conduisent à des avancées et des percées majeures dans le domaine.
Amas de galaxies
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La façon dont les galaxies vivent dans l'univers, comment elles interagissent avec leur environnement intergalactique et entre elles, a un impact majeur sur leur capacité à former des étoiles. Mais la question de savoir comment exactement cet espace intergalactique prédétermine la vie et la mort des galaxies reste sans réponse.
Les amas de galaxies sont les espaces les plus massifs et les plus vastes de l'univers, contenant des centaines, voire des milliers de galaxies. Là où il y a masse, il y a gravité. Et les forces gravitationnelles colossales présentes dans les amas accélèrent les galaxies à des vitesses énormes, souvent des milliers de kilomètres par seconde, et chauffent également le plasma dans l'espace intergalactique à des températures si élevées qu'il commence à émettre des rayons X.
Dans l'environnement dense et inhospitalier de ces amas, les galaxies interagissent activement avec leur environnement et entre elles. Cette interaction pourrait mettre fin ou ralentir la formation d'étoiles.
Comprendre quels mécanismes de refroidissement arrêtent la formation des étoiles et comment ils le font est la tâche principale des participants au programme conjoint VERTICO.
Cycle de vie des galaxies
Lorsque les galaxies dans leurs amas s'effondrent, le plasma intergalactique peut rapidement éliminer leur gaz dans une réaction violente appelée décapage des marées. Lorsque le carburant de formation d'étoiles est éliminé, il tue essentiellement la galaxie et la transforme en un objet mort dans lequel aucune étoile ne se forme.
De plus, la température élevée des amas peut arrêter le refroidissement des gaz chauds et leur épaississement, sur la base desquels surgissent les galaxies. Dans ce cas, le gaz de la galaxie n'est pas activement éliminé par l'environnement, mais est consommé à mesure que les étoiles se forment. Ce processus conduit à un arrêt lent mais inexorable de la formation d'étoiles. Cette terminaison a un nom assez étrange et douloureux: épuisement ou suffocation.
Ces processus peuvent se dérouler de différentes manières, mais chacun d'eux laisse une trace unique et identifiable dans le gaz qui forme les étoiles de la galaxie. L'une des tâches principales du programme VERTICO est de reconstituer ces pistes et de former une image de la façon dont les amas provoquent des changements dans les galaxies. Sur la base des résultats de nombreuses années de travail sur l'étude de l'évolution galactique et de l'influence de l'environnement intergalactique sur celle-ci, nous voulons résoudre de nouvelles énigmes très importantes.
Sujet de recherche idéal
L'amas de la Vierge est un endroit idéal pour une exploration aussi détaillée de l'espace extra-atmosphérique. C'est le grand amas de galaxies le plus proche de nous et est en train de se former. Cela signifie que nous pouvons obtenir une vue statique des galaxies à différents stades de leur cycle de vie. Cela nous permettra de créer une image détaillée de la façon dont la formation des étoiles est interrompue dans les galaxies.
Les galaxies de l'amas de la Vierge sont observées à presque toutes les longueurs d'onde du spectre électromagnétique (par exemple, ondes radio, ondes optiques, lumière ultraviolette). Mais nous ne pouvons pas encore observer le gaz de formation d'étoiles (il est effectué dans la gamme millimétrique) avec la précision et la résolution requises. VERTICO, en tant que l'un des plus grands programmes d'exploration galactique d'ALMA, produira des cartes à haute résolution de l'hydrogène moléculaire gazeux (carburant pour la formation d'étoiles) pour 51 galaxies.
Ayant obtenu des données à partir de ce grand échantillon de galaxies au complexe Atakam, nous serons en mesure de comprendre exactement quel mécanisme de refroidissement - stripping ou épuisement des marées - tue les galaxies dans des environnements extrêmes et comment.
En cartographiant le gaz de formation d'étoiles dans les galaxies qui sont des exemples irréfutables de refroidissement environnemental, les membres de VERTICO élargiront notre compréhension de la façon dont les galaxies se forment et se développent dans ces régions les plus saturées de l'univers.
Toby Brown
