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Les astronomes de l’UM suggèrent que le rayonnement, et non les supernovae, entraîne des supervents dans certaines galaxies

Cette image zoome sur la région de Mrk 71 dans la galaxie NGC 2366. Les couleurs rouge, bleu et vert reflètent l’émission d’ions oxygène et hélium. Les observations ont été faites depuis le télescope spatial Hubble. Crédit image: Sally Oey

Lorsque les astronomes observent des super vents se déplaçant à des vitesses extrêmement élevées à partir d’amas de super étoiles, ou « starbursts », ils supposaient auparavant que les vents étaient entraînés par des supernovae, les explosions d’étoiles.

Ce fut le cas pour un starburst appelé Mrk 71 dans une galaxie voisine. Les astronomes avaient observé des supervents incroyablement rapides – se déplaçant à environ 1 % de la vitesse de la lumière – émanant de l’amas, et le raisonnement classique suggérait que les explosions de nombreuses supernovae propulsent le gaz à une vitesse aussi élevée.

Mais les astronomes de l’Université du Michigan pensent que les supernovae ne sont pas la raison : l’amas est trop jeune pour avoir des supernovae. Ils soupçonnent qu’un mécanisme différent est derrière le supervent.

En étudiant les propriétés du vent et de la rafale d’étoiles, les astronomes ont établi que le rayonnement ultraviolet de la rafale d’étoiles compacte elle-même propulsait le supervent. Leurs découvertes, publiées dans la revue Astrophysical Journal Letters, pourraient aider à expliquer un chapitre des débuts de l’univers.

Cette image est une vue rapprochée de la région de Mrk 71. Crédit image: Sally Oey

Cette image est une vue rapprochée de la région de Mrk 71. Crédit image: Sally Oey

Juste après le Big Bang, l’univers était très dense et opaque, explique l’auteur principal et étudiante diplômée Lena Komarova. L’univers était si dense en particules qu’aucune lumière ne pouvait les traverser.

« Mais lorsque les premières étoiles se sont formées dans les premières galaxies, elles ont produit beaucoup de lumière ultraviolette. Et cela évapore essentiellement le gaz dans l’univers », a déclaré Komarova. « C’est un processus similaire à celui où vous avez un brouillard le matin que vous ne pouvez pas voir à travers, mais ensuite le soleil vient frapper le brouillard, il commence à se décomposer en plus petites gouttelettes et vous commencez à voir la lumière passer. »

Dans cette analogie, les atomes d’hydrogène neutres, qui constituent 92 % du cosmos, sont le « brouillard » de l’univers. Mais lorsque la lumière a commencé à briller des premières étoiles se formant dans l’univers, la lumière ultraviolette de ces étoiles a commencé à briser les particules d’hydrogène.

“L’univers devient essentiellement transparent et cela se produit à l’aube dite cosmique lorsque les premières étoiles apparaissent”, a déclaré Komarova. « Et c’est donc ce que nous essayons de comprendre : comment obtenez-vous cette lumière UV suffisamment énergétique pour évaporer l’univers, pour sortir des galaxies, sans que tout soit absorbé par l’hydrogène ? »

Komarova et Sally Oey, professeur d’astronomie à l’UM et auteur principal de l’article, pensent que la réponse réside dans les super vents qu’ils ont trouvés sont générés par le rayonnement de ces galaxies compactes en étoile. Le rayonnement, la lumière ultraviolette, « évapore » les atomes d’hydrogène, composés d’un seul proton et d’un seul électron, en arrachant les électrons, en les ionisant.

“Seule la lumière UV est capable de le faire, car la lumière doit être supérieure à un certain seuil d’énergie”, a déclaré Oey. “Une fois que l’hydrogène est ionisé, il devient transparent car il ne peut pas capturer plus de photons UV.”

Sur la photo, une carte de la luminosité du gaz dans quatre plages de vitesse affichées en haut, montrant le comportement du vent. Crédit image: Lena Komarova et al

Sur la photo, une carte de la luminosité du gaz dans quatre plages de vitesse affichées en haut, montrant le comportement du vent. Crédit image: Lena Komarova et al

Les astronomes de l’UM ont émis l’hypothèse d’un vent radioactif pour expliquer Mrk 71, une région d’étoiles dans la galaxie NGC 2366. En examinant le spectre de cette région, Komarova et Oey ont pu étudier la structure de la vitesse du gaz et ont trouvé un vent doux qui a pris naissance dans l’amas de super étoiles Mrk 71 le plus brillant.

“Nous avons découvert que même si vous aviez des supernovae, il n’y aurait toujours pas assez d’énergie pour accélérer le gaz aux vitesses que nous observons”, a déclaré Komarova. « Nous avons comparé la force de la lumière stellaire sur le gaz à la force de la gravité, et nous avons constaté que le rayonnement est beaucoup plus fort que la gravité. nous appelons un vent provoqué par les radiations.

L’accélération elle-même se produit lorsqu’une lumière intense irradie des gouttes denses d’hydrogène gazeux dans une direction, poussant le gaz, de la même manière que l’explosion de gaz force une balle à sortir d’un pistolet. Les gouttes doivent être trop denses pour être évaporées par le rayonnement ultraviolet. Mais la lumière s’échappe également à travers les espaces entre les taches denses d’hydrogène et projette des taches plus loin de l’amas d’étoiles.

“La raison pour laquelle cela est lié aux vitesses très élevées est que pour que les gouttes s’accélèrent à des vitesses aussi élevées, elles doivent constamment piéger ces rayons UV, même à de grandes distances de l’amas d’étoiles”, a déclaré Oey.

Ce que les chercheurs proposent alors, c’est que ce processus dégage les voies de passage de la lumière ultraviolette entre les amas d’hydrogène gazeux.

“Ainsi, cette lumière UV peut en fait quitter son amas où elle est née et sortir dans le reste de l’univers pour l’évaporer”, a déclaré Komarova. “Cela met une autre pièce du puzzle de l’évaporation de l’univers et fournit un mécanisme physique spécifique de la façon dont vous le faites.”

Les chercheurs ont tiré leur conclusion à l’aide du télescope spatial Hubble et des données d’archives recueillies à l’observatoire Gemini-North à Hawaï.

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