Le “moteur” des galaxies lumineuses en fusion identifié pour la première fois

Ils ont publié leurs résultats le 15 novembre 2022, dans Les lettres du journal astrophysique.

“Le télescope spatial James Webb nous a apporté des vues complètement nouvelles de l’univers grâce à sa résolution spatiale et sa sensibilité dans l’infrarouge les plus élevées jamais vues”, a déclaré l’auteur correspondant Hanae Inami, professeur adjoint au Hiroshima Astrophysical Science Center de l’Université d’Hiroshima. “Nous voulions trouver le” moteur “qui alimente ce système de galaxies en fusion. Nous savions que cette source était profondément cachée par la poussière cosmique, nous ne pouvions donc pas utiliser la lumière visible ou ultraviolette pour la trouver. Seulement dans l’infrarouge moyen, observé avec le télescope spatial James Webb, voyons-nous maintenant que cette source éclipse tout le reste dans ces galaxies en fusion.”

Au fur et à mesure que les galaxies fusionnent, leurs étoiles, planètes et autres constituants peuvent s’entrechoquer, les débris servant de fourrage pour de nouveaux épisodes célestes. La plupart de ces collisions galactiques n’émettent que de la lumière infrarouge, qui a des longueurs d’onde plus longues que la lumière visible pour les humains et qui dépasse la portée de la perception humaine. En 2010, à l’aide du télescope spatial Spitzer, la même équipe a découvert que le système de fusion était dominé par une émission infrarouge brillante. Les chercheurs ont pu mesurer la puissance du moteur – la source d’une telle luminosité – mais n’ont pas pu identifier son emplacement exact en raison de la résolution limitée du télescope.

Avec le télescope spatial James Webb, ils ont découvert que ce moteur est responsable de l’essentiel de l’émission infrarouge moyen, qui représente jusqu’à 70 % de l’émission infrarouge totale du système. Ils ont également découvert que la source avait un rayon ne dépassant pas 570 années-lumière – une infime fraction de la taille du système de fusion, qui fait environ 65 000 années-lumière de diamètre. Cela indique que l’énergie est confinée dans un petit espace, selon le co-auteur Thomas Bohn de l’Université d’Hiroshima.

“Il est intriguant que cette source compacte, loin des centres galactiques, domine la luminosité infrarouge du système”, a déclaré Bohn.

Selon Bohn, cette source apporte une contribution significative à la fusion des galaxies bien qu’elle se trouve à la périphérie, comme un grain de poivre sur le blanc d’un œuf au plat.

“Nous voulons savoir ce qui alimente cette source : est-ce une explosion d’étoiles ou un énorme trou noir ?” demanda Inami. “Nous utiliserons des spectres infrarouges pris avec le télescope spatial James Webb pour étudier cela. Il est également inhabituel que le” moteur “se trouve en dehors des parties principales des galaxies en fusion, nous allons donc explorer comment cette source puissante s’est retrouvée là-bas.”

Le co-auteur Jason Surace du California Institute of Technology a déclaré que la découverte soutient des compréhensions plus récentes de l’univers et de la façon dont il change.

“Les dernières décennies, portées par de nouvelles observations dans l’infrarouge, principalement spatiales, ont montré que l’univers est un endroit étonnamment dynamique et en pleine mutation”, a déclaré Surace. “Dans le passé, on pensait que les galaxies – les plus grandes choses que nous connaissions – tournaient simplement de manière essentiellement immuable, comme des temples célestes dans les cieux.”

En plus d’identifier l’emplacement du moteur, les chercheurs ont trouvé 12 “touffes” de lumière. Alors que certains d’entre eux avaient déjà été révélés par les capacités dans le proche infrarouge du télescope spatial Hubble, cinq ont été récemment détectés avec le télescope spatial James Webb. Ceux-ci, a déclaré Inami, émettent des couleurs infrarouges moyennes qui suggèrent qu’ils forment des étoiles.

“L’imagerie infrarouge moyenne du télescope spatial James Webb décrite dans cet article a révélé un aspect caché de la galaxie fusionnante IIZw096 et a ouvert une porte vers l’identification de sources fortement obscurcies par la poussière qui ne peuvent pas être trouvées à des longueurs d’onde plus courtes”, a déclaré Inami. “Les futures observations spectroscopiques prévues d’IIZw096 fourniront des informations supplémentaires sur la nature de la poussière, du gaz ionisé et du gaz moléculaire chaud dans et autour de la région perturbée de cette galaxie fusionnante lumineuse.”

Ce travail a été mené dans le cadre du programme JWST Early Release Science (ERS) du projet Great Observatory All-sky LIRG Survey (GOALS), qui cible quatre galaxies fusionnantes locales, dont IIZw096.