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Les trous noirs supermassifs empêchent la formation d'étoiles

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La galaxie de la Voie lactée comprend des étoiles de tous âges, y compris des étoiles qui sont encore en formation. Mais dans les galaxies dites elliptiques, toutes les étoiles sont vieilles et à peu près du même âge. Cela indique qu'au début de leur histoire, les galaxies elliptiques ont connu une période de formation active d'étoiles qui s'est terminée brusquement. Pourquoi cette formation d'étoiles s'est arrêtée dans certaines galaxies et pas dans d'autres n'est pas entièrement claire. Une possibilité est qu'un trou noir supermassif détruise le gaz de certaines galaxies, créant un environnement inadapté à la formation d'étoiles.

Pour tester cette théorie, les astronomes observent des galaxies lointaines. En raison de la vitesse finie de la lumière, il faut du temps pour traverser le vide de l'espace. La lumière que nous voyons de l'objet a dû parcourir 10 milliards d'années pour atteindre la Terre. Ainsi, en regardant des galaxies lointaines, nous semblons regarder dans le passé. Les galaxies les plus lointaines apparaissent beaucoup plus sombres, ce qui les rend plus difficiles à étudier.

Pour surmonter ces difficultés, une équipe internationale dirigée par Kei Ito de SOKENDAI au Japon a utilisé le programme Cosmic Evolution Survey (COSMOS) pour échantillonner des galaxies situées entre 9,5 et 12,5 milliards d'années-lumière. COSMOS comprend des données sur les ondes radio, la lumière infrarouge, la lumière visible et les rayons X.

Les trous noirs supermassifs empêchent la formation d'étoiles

Tout d'abord, l'équipe a utilisé des données optiques et infrarouges pour identifier deux groupes de galaxies : celles où la formation d'étoiles se poursuit et celles où elle s'est arrêtée. Le rapport signal sur bruit des données de rayons X et d'ondes radio était trop faible pour identifier des galaxies individuelles. L'équipe a donc combiné les différentes données pour obtenir une image de galaxies "moyennes" avec un rapport signal sur bruit plus élevé. Dans les images moyennées, l'équipe a confirmé la présence de rayons X et d'émissions radio dans les galaxies sans formation d'étoiles.

Pour la première fois, de telles émissions ont été détectées pour des galaxies lointaines à une distance de plus de 10 milliards d'années-lumière. De plus, les résultats montrent que l'émission de rayons X et radio est trop forte pour être expliquée par la seule présence d'étoiles dans la galaxie, indiquant la présence d'un trou noir supermassif actif. Le signal d'activité des trous noirs est plus faible pour les galaxies dans lesquelles la formation d'étoiles se poursuit.

Ces résultats montrent que l'arrêt brutal de la formation d'étoiles dans l'univers primordial est en corrélation avec l'activité accrue du trou noir supermassif.

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