Des observations effectuées au moyen du Very Large Telescope de l'ESO ont révélé la formation d'étoiles au sein de puissants jets de matière issus de trous noirs supermassifs occupant les centres galactiques. Ces observations attestent sans conteste de la possible création d'étoiles dans ce type d'environnement extrême. La découverte n'est pas sans conséquence sur notre compréhension des propriétés ainsi que de l'évolution des galaxies. Les résultats de cette étude paraîtront au sein de la revue Nature.
Une équipe d'astronomes européens emmenée par des britanniques a utilisé les instruments MUSE et X-shooter installés sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO à l'Observatoire de Paranal au Chili pour effectuer le suivi, en direct, d'une collision entre deux galaxies collectivement baptisées IRAS F23128-5919, et situées à quelque 600 millions d'années-lumière de la Terre. L'équipe a notamment observé les gigantesques flux de matière - ou jets - issus du trou noir supermassif qui occupe le centre de la galaxie méridionale, et détecté la présence d'étoiles nées au sein même de ces jets de matière [1].
Ces flux de matière galactique sont propulsés par l'énorme quantité d'énergie produite au coeur même des centres galactiques, connus pour être actifs et turbulents. Des trous noirs supermassifs occupent les centres de la plupart des galaxies. En absorbant de la matière, ils chauffent le gaz environnant puis l'expulsent de la galaxie hôte sous l'aspect de vents denses et puissants [2].
"Longtemps, les astronomes ont réfuté la possibilité que des étoiles puissent se former au sein de ces jets, dans des conditions si extrêmes. A ce jour toutefois, personne n'a encore observé ce processus, s'agissant d'une observation particulièrement difficile" explique Roberto Maiolino de l'Université de Cambridge, par ailleurs chef de l'équipe. "Parce qu'ils attestent, sans ambiguïté aucune, de la création d'étoiles au sein de ces jets, nos résultats sont particulièrement enthousiasmants."
L'équipe a focalisé son attention sur les étoiles situées à l'intérieur même du jet, ainsi que dans le gaz environnant. L'utilisation de MUSE et X-shooter, deux des instruments de spectroscopie qui équipent le VLT, leur a permis d'analyser en détail les propriétés de la lumière émise afin d'en déterminer la source précise.
Le rayonnement issu des étoiles jeunes a pour effet d'exciter les atomes du gaz environnant, qui se teinte alors d'une coloration particulière. L'extrême sensibilité de l'instrument X-shooter a permis à l'équipe d'écarter les autres sources possibles de cet éclairement - telles les collisions au sein même du gaz et le noyau actif de la galaxie.
L'équipe a alors détecté, de manière directe et sans équivoque, la présence d'une population d'étoiles jeunes au sein du jet de matière [3]. Ces étoiles sont âgées de quelques dizaines de millions d'années. Une étude préliminaire laisse à penser qu'elles sont plus chaudes et plus brillantes que les étoiles s'étant formées au sein d'environnements moins extrêmes, tel le disque galactique.
En outre, les astronomes ont déterminé la nature du mouvement ainsi que la vitesse de ces étoiles. Les informations contenues au sein de la lumière issue de la plupart des étoiles situées dans cette zone suggèrent qu'elles se déplacent à des vitesses très élevées et qu'elles s'éloignent du centre galactique - comme le feraient des objets emportés dans un flux de matière rapide.
Helen Russel (Institut d'Astronomie, Cambridge, Royaume-Uni), co-auteur de l'étude, d'ajouter : "Il est possible que les étoiles qui naissent dans le jet à proximité du centre galactique ralentissent, voire même effectuent un trajet en sens inverse. Celles en revanche qui se forment à plus grande distance subissent une décélération moins importante, et s'échappent peut-être de la galaxie."
Cette découverte, porteuse d'informations intéressantes, pourrait permettre d'élucider quelques énigmes astrophysiques : les formes qu'arborent certaines galaxies [4], l'enrichissement en éléments lourds de l'espace intergalactique [5], l'origine du mystérieux rayonnement cosmique infrarouge [6].
Roberto Maiolino s'enthousiasme pour l'avenir : "Si, comme certaines théories l'envisagent, des étoiles se forment au sein de la plupart des jets galactiques, nous disposerions d'un scénario d'évolution des galaxies totalement nouveau."