À des milliards d'années-lumière de la Terre, des nuages géants d'hydrogène gazeux produisent un type spécial de rayonnement, un type de lumière ultraviolette connu sous le nom de rayonnement alpha de Lyman. Les énormes nuages émettant de la lumière sont les Lyman Alpha Bubbles (LAB). Les LAB sont plusieurs fois plus grands que notre galaxie de la Voie lactée, mais ils ont été découverts il y a seulement 20 ans. Pour produire ce rayonnement, une source d'énergie extrêmement puissante est nécessaire – une énergie égale au rayonnement de milliards de soleils.
Une nouvelle recherche, publiée le 9 mars dans la revue Nature Astronomy, suggère que la source d'énergie est au centre des galaxies de formation d'étoiles autour desquelles existent les LAB.
L'étude se concentre sur le Lyman-alpha blob 6 (LAB-6), situé à plus de 18 milliards d'années-lumière en direction de la constellation de Grus. L'équipe conjointe a découvert une caractéristique unique du LAB-6: son hydrogène gazeux semblait tomber vers l'intérieur. LAB-6 est le premier LAB à avoir des preuves concluantes de cette soi-disant signature de gaz en baisse. Le gaz tombant contenait peu d'éléments métalliques, ce qui suggère que l'hydrogène gazeux LAB tombant provenait du milieu intergalactique et non de la galaxie formant les étoiles elle-même.
La quantité de gaz incident est trop petite pour déclencher le rayonnement Lyman-alpha observé. Les données obtenues indiquent que la galaxie centrale formant les étoiles est la principale source d'énergie responsable de l'émission de Lyman-alpha. Ils soulèvent également de nouvelles questions sur la structure du LAB.
«C'est un vrai mystère. Nous nous attendons à ce que du gaz apparaisse autour des galaxies formant des étoiles – elles ont besoin de gaz pour les matériaux », a déclaré Zheng Zheng, professeur agrégé de physique et d'astronomie à l'Université de l'Utah et co-auteur de l'étude. «Mais il semble que ce soit la seule balle Lyman-alpha avec du gaz qui tombe. Pourquoi sont-ils si rares?
Les auteurs ont utilisé le Very Large Telescope (VLT) de l'European Southern Observatory (ESO) et l'Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) pour obtenir des données. L'auteur principal du Purple Mountains Observatory Iping Ao (Académie chinoise des sciences) a découvert le système LAB-6 pour la première fois il y a plus de dix ans. Il savait que même alors, il y avait quelque chose de spécial dans le système, étant donné la taille extrême de la gouttelette d'hydrogène. Il a sauté sur l'occasion pour regarder de près.
«Heureusement, nous avons pu obtenir les données nécessaires pour capturer la composition moléculaire d'ALMA, qui détermine la vitesse de la galaxie. Le télescope optique VLT de l'ESO nous a donné le profil lumineux spectral important de l'émission Lyman alpha '.
Les auteurs de la nouvelle étude ont découvert la nature du gaz incident en analysant la cinématique de l'émission Lyman-alpha. Après avoir émis le photon alpha de Lyman, il entre en collision avec un environnement rempli d'atomes d'hydrogène. Il heurte ces atomes plusieurs fois, comme une balle se déplaçant dans un flipper, avant de quitter l'environnement. Cette sortie fait que l'émission se propage vers l'extérieur sur de longues distances.
La chute de gaz peut se produire de plusieurs manières différentes. Cela pourrait être la deuxième étape d'une explosion galactique – si des étoiles massives meurent, elles explosent et poussent le gaz vers l'extérieur, qui tombe ensuite vers l'intérieur. Une autre option est un courant froid: des filaments d'hydrogène flottent entre les objets célestes, qui peuvent être attirés au centre du puits de potentiel, créant une caractéristique de la chute du gaz.
Le modèle des scientifiques suppose que la chute de gaz dans ce LAB provient de ce dernier scénario. Ils ont analysé la forme du profil de lumière Lyman-alpha, qui indique très peu de poussière métallique. En astronomie, les métaux sont plus lourds que l'hélium. Les étoiles produisent tous les éléments lourds de l'univers – lorsqu'elles explosent, elles produisent des éléments métalliques et les répandent dans l'espace intergalactique.
