Grâce à l’ALMA, des astronomes ont observé des sites de naissance et de mort potentielle d’étoiles dans une galaxie située à 13,2 milliards d’années-lumière. Leurs observations ont révélé un processus d’ionisation par des étoiles nouvellement formées et une cavité massive qui pourrait représenter une « superbulle » provenant d’explosions de supernova, marquant ainsi les structures de ce type les plus lointaines observées.
Des scientifiques utilisant le réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ont identifié les sites de formation d’étoiles et un site possible de mort d’étoiles dans une galaxie située à 13,2 milliards d’années-lumière. Il s’agit de la plus grande distance jamais observée pour de telles structures.
Sommaire
Identification des sites de formation et de mort d’étoiles
De nouvelles observations utilisant ALMA ont permis de localiser les sites de formation d’étoiles et un site potentiel de mort d’étoiles dans les nébuleuses d’une galaxie située à 13,2 milliards d’années-lumière. Ces structures sont les plus éloignées de ce type à avoir été observées à ce jour.
Une équipe de recherche dirigée par Yoichi Tamura, astronome à l’université de Nagoya, s’est efforcée de réaliser des observations à haute résolution d’une galaxie appelée MACS0416_Y1, située dans la constellation de l’Eridanus, à 13,2 milliards d’années-lumière. Lors de recherches antérieures menées par cette équipe, des ondes radio émises par l’oxygène et la poussière, deux composants clés des nébuleuses interstellaires, ont été détectées. L’analyse détaillée de la distribution de la poussière et de l’oxygène peut potentiellement fournir des informations sur la vie et la mort des étoiles au sein des nébuleuses. Cependant, les observations précédentes n’avaient pas la résolution nécessaire pour visualiser la structure des nébuleuses.
(A gauche) La poussière est représentée en rouge, l’oxygène est représenté en vert, et la lumière des étoiles imagée par le télescope spatial Hubble est représentée en bleu. (Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Tamura et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope) (A droite) Les émissions de poussières d’ALMA sont représentées seules. Une cavité elliptique allongée verticalement, une possible superbulle, est visible dans la région centrale. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Y. Tamura et al.
Observations détaillées et résultats
Dans cette étude récente, l’équipe a utilisé ALMA pendant 28 heures, en se concentrant sur MACS0416_Y1. Les résultats montrent que les régions de signaux de poussière et les régions d’émission d’oxygène sont étroitement imbriquées, tout en s’évitant l’une l’autre. Ce schéma suggère un processus au cours duquel les étoiles nouvellement formées dans les nébuleuses ionisent le gaz environnant.
En outre, l’équipe a découvert une cavité massive, s’étendant sur environ 1 000 années-lumière, à l’intérieur des régions dominées par la poussière. Lorsque de nouvelles étoiles massives et de courte durée de vie naissent en masse, les explosions consécutives de supernova qui en résultent peuvent produire d’énormes « superbulles » à l’intérieur des nébuleuses. La cavité observée pourrait bien être une telle superbulle.
Performances uniques de l’observation et perspectives d’avenir
Takuya Hashimoto, de l’université de Tsukuba, a comparé les performances d’observation à la capture de la lumière extrêmement faible émise par deux lucioles, séparées de seulement 3 centimètres, au sommet du mont Fuji, et à la possibilité de les distinguer vues de Tokyo.
Les mesures du mouvement des gaz de la nébuleuse effectuées par l’équipe de recherche suggèrent un environnement propice à la formation de nombreuses étoiles, susceptibles de former des amas massifs. Le chef de l’équipe, M. Tamura, évoque des perspectives d’avenir prometteuses basées sur ces résultats. Il affirme que « dans le futur, des informations plus détaillées pourront être obtenues en menant des observations à haute résolution de ces amas d’étoiles eux-mêmes, à l’aide d’instruments tels que le James Webb Space Telescope et les Extremely Large Telescopes prévus. »
Les résultats de ces observations ont été publiés sous le titre Yoichi Tamura et al. « The 300 pc Resolution Imaging of a z = 8.31 Galaxy : Turbulent Ionized Gas and Potential Stellar Feedback 600 Million Years after the Big Bang » dans l’Astrophysical Journal.
Référence : « L’imagerie à une résolution de 300 pc d’une galaxie z = 8,31 : Turbulent Ionized Gas and Potential Stellar Feedback 600 Million Years after the Big Bang » par Yoichi Tamura, Tom J. L. C. Bakx, Akio K. Inoue, Takuya Hashimoto, Tsuyoshi Tokuoka, Chihiro Imamura, Bunyo Hatsukade, Minju M. Lee, Kana Moriwaki, Takashi Okamoto, Kazuaki Ota, Hideki Umehata, Naoki Yoshida, Erik Zackrisson, Masato Hagimoto, Hiroshi Matsuo, Ikkoh Shimizu, Yuma Sugahara et Tsutomu T. Takeuchi, 13 juillet 2023, Astrophysical Journal.
DOI : 10.3847/1538-4357/acd637