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Les galaxies étoilées: les foyers de la formation d'étoiles

Les galaxies étoilées: les foyers de la formation d'étoiles

L'univers est rempli de galaxies, elles-mêmes remplies d'étoiles. À un moment donné de sa vie, chaque galaxie était hérissée de formation d'étoiles dans de vastes nuages ​​d'hydrogène. Même aujourd'hui, certaines galaxies semblent avoir plus que la quantité habituelle d'activités de naissance d'étoiles et les astronomes veulent savoir pourquoi. Dans le passé, il y avait tellement d'étoiles nées dans certaines galaxies qu'elles ressemblaient probablement à des éclats de feux d'artifice cosmiques. Les astronomes qualifient ces foyers de naissance d'étoiles de "galaxies étoilées".

Points à retenir: les galaxies étoilées

  • Les galaxies étoilées sont des galaxies où des taux élevés de formation d'étoiles se sont produits très rapidement.
  • Presque tous les types de galaxies peuvent subir des événements en étoile si les conditions sont favorables.
  • Les astronomes savent que les galaxies étoilées sont souvent impliquées dans des fusions mêlant étoiles et gaz. Des ondes de choc poussent le gaz, ce qui déclenche l'activité de starburst.

Les galaxies étoilées ont des taux de formation d'étoiles inhabituellement élevés, et ces explosions durent peu de temps au cours de la longue vie de la galaxie. En effet, la formation d'étoiles brûle très rapidement les réserves de gaz de la galaxie.

Il est probable que l’éclatement soudain de la naissance des étoiles soit déclenché par un événement spécifique. Dans la plupart des cas, une fusion de galaxies fait l'affaire. C'est à ce moment que deux ou plusieurs galaxies se rejoignent dans une longue danse gravitationnelle pour finalement se fondre. Au cours de la fusion, les gaz de toutes les galaxies concernées sont mélangés. La collision envoie des ondes de choc à travers ces nuages ​​de gaz, qui compriment les gaz et déclenchent des éclats de formation d'étoiles.

Propriétés des galaxies étoilées

Les galaxies étoilées ne sont pas un "nouveau" type de galaxie, mais plutôt une galaxie (ou des galaxies mélangées) dans une phase particulière de leur évolution. Néanmoins, certaines propriétés apparaissent dans la plupart des galaxies étoilées:

  • un taux de formation d'étoiles très rapide. Ces galaxies produiront des étoiles à des cadences bien supérieures à la cadence moyenne de la plupart des galaxies "régulières";
  • disponibilité de gaz et de poussière. Certaines galaxies peuvent avoir des taux de formation d'étoiles supérieurs à la normale simplement en raison de leurs volumes élevés de gaz et de poussière. Cependant, certaines galaxies étoilées n’ont pas les réserves nécessaires pour justifier leur taux de formation d’étoiles si élevé, de sorte que les fusions ne sont peut-être pas la seule explication;
  • le taux de formation d'étoiles est incompatible avec l'âge de la galaxie. Le point principal est que le taux actuel de formation des étoiles n'aurait pas pu être constant depuis la formation de la galaxie compte tenu de son âge. Une galaxie plus ancienne n'aurait tout simplement pas assez de gaz pour maintenir l'action de la naissance de star pendant des milliards d'années. Dans certaines galaxies étoilées, les astronomes voient une explosion soudaine de naissance d'étoiles. Souvent, l'explication est une fusion ou une rencontre fortuite avec une autre galaxie.

Les astronomes comparent parfois aussi le taux de formation des étoiles dans une galaxie par rapport à sa période de rotation. Si, par exemple, la galaxie épuise tout son gaz disponible au cours d'une rotation de la galaxie (compte tenu du taux élevé de formation d'étoiles), elle peut alors être considérée comme une galaxie à étoiles. La voie lactée tourne une fois tous les 220 millions d'années; certaines galaxies vont beaucoup plus lentement, d'autres plus vite.

Une autre méthode largement acceptée pour voir si une galaxie est un starburst consiste à comparer le taux de formation d'étoiles à l'âge de l'univers. Si le taux actuel épuise tout le gaz disponible en moins de 13,7 milliards d'années, il est alors possible qu'une galaxie donnée se trouve dans un état de starburst.

Image annotée montrant des étoiles éblouissantes ressemblant à des paupières dans la galaxie IC 2163. Un tsunami d'étoiles et de gaz déclenché par une collision en face de la galaxie NGC 2207 (une partie de son bras en spirale est représentée à droite de l'image). L'image ALMA du monoxyde de carbone (orange), qui a révélé le mouvement du gaz dans ces caractéristiques, est montrée au-dessus de l'image de Hubble (en bleu) de la galaxie. M. Kaufman; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF); ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); Télescope spatial Hubble NASA / ESA

Types de galaxies étoilées

L'activité de Starburst peut se produire dans les galaxies allant des spirales aux irrégulières. Les astronomes qui étudient ces objets les classent en sous-types permettant de décrire leur âge et d’autres caractéristiques. Les types de galaxies Starburst incluent:

  • Galaxies Wolf-Rayet: définis par leur rapport d’étoiles brillantes qui tombent dans la classification de Wolf-Rayet. Les galaxies de ce type ont des régions de vent stellaire élevé, entraînées par les étoiles Wolf-Rayet. Ces monstres stellaires sont incroyablement massifs et lumineux et ont des taux de perte de masse très élevés. Les vents qu'ils produisent peuvent entrer en collision avec des zones de gaz et entraîner la formation rapide d'étoiles.
  • Galaxies compactes bleues: Les galaxies de faible masse que l’on pensait jadis être de jeunes galaxies commencent tout juste à former des étoiles. Cependant, ils contiennent généralement des populations d'étoiles très anciennes. C'est généralement un bon indice que la galaxie est assez ancienne. Les astronomes soupçonnent maintenant que les galaxies compactes bleues sont en réalité le résultat de fusions entre galaxies d'âges variés. Une fois qu’elles entrent en collision, l’activité de starburst s’accroît et éclaire les galaxies.
  • Galaxies infrarouges lumineuses: des galaxies obscures et cachées qui sont difficiles à étudier car elles contiennent de grandes quantités de poussière pouvant nuire à l'observation. Généralement, le rayonnement infrarouge détecté par les télescopes est utilisé pour pénétrer la poussière. Cela fournit des indices sur l'augmentation de la formation d'étoiles. Certains de ces objets contiennent de multiples trous noirs supermassifs, ce qui peut empêcher la formation d'étoiles. L'augmentation du nombre d'étoiles dans de telles galaxies doit être le résultat d'une récente fusion de galaxies.

Cause de la formation d'étoiles accrue

Bien que la fusion des galaxies soit identifiée comme la principale cause de la naissance d'étoiles dans ces galaxies, les processus exacts ne sont pas bien compris. Cela est dû en partie au fait que les galaxies étoilées se présentent sous de nombreuses formes et tailles, de sorte qu'il peut y avoir plus d'une condition qui entraîne une formation accrue d'étoiles. Cependant, pour qu'une galaxie étoilée se forme, il doit y avoir beaucoup de gaz disponible pour générer les nouvelles étoiles. En outre, quelque chose doit perturber le gaz, pour commencer le processus d'effondrement gravitationnel qui conduit à la création de nouveaux objets. Ces deux exigences ont conduit les astronomes à suspecter les fusions de galaxies et les ondes de choc comme deux processus pouvant conduire à la formation de galaxies étoilées.

Centaurus Une galaxie a un trou noir massif au cœur qui engloutit activement de la matière. Les actions de tels noyaux galactiques actifs peuvent jouer un rôle dans les étoiles dans les galaxies.ESO / WFI (optique); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss et al. (Sous-millimètre); NASA / CXC / CfA / R.Kraft et al. (Radiographie)

Deux autres possibilités pour la cause des galaxies étoilées incluent:

  • Noyaux Galactiques Actifs (AGN): Pratiquement toutes les galaxies contiennent un trou noir supermassif dans leur noyau. Certaines galaxies semblent être dans un état de forte activité, où le trou noir central émet d’énormes quantités d’énergie. Il existe de nombreuses preuves montrant que la présence d'un tel trou noir peut freiner l'activité de formation d'étoiles. Cependant, dans le cas de ces noyaux dits galactiques actifs, ils peuvent également, dans les bonnes conditions, déclencher la formation rapide d'étoiles, car l'accumulation de matière dans un disque et son éjection éventuelle du trou noir peuvent créer des ondes de choc susceptibles de se déclencher. formation d'étoiles.
  • Taux de supernova élevés: Les supernovae sont des événements violents. Si le taux d'explosions augmente en raison de la présence d'un très grand nombre d'étoiles vieillissantes dans une zone compacte, les ondes de choc résultantes peuvent déclencher une augmentation rapide de la formation d'étoiles. Cependant, pour que cet événement se produise, les conditions devraient être idéales; plus que dans les autres possibilités énumérées ici.
Une supernova peut pousser des nuages ​​de gaz à proximité autour de quantités limitées de naissance étoilée. Cette supernova est montrée dans une vue du télescope spatial Hubble du reste de la supernova du crabe Nabula. NASA / ESA / STScI

Les galaxies étoilées restent un domaine d'investigation actif des astronomes. Plus ils en découvriront, mieux les scientifiques sauront décrire les conditions réelles qui ont conduit aux éclats lumineux de formation d'étoiles qui peuplent ces galaxies.

Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.