Des chercheurs du Goddard Area Flight Middle de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, ont découvert une activité des rayons X qui éclaire l'évolution des galaxies.
Les rayons X dessinent des nuages géants de gaz froid dans la galaxie spirale voisine NGC 4945. Le gaz semble avoir traversé la galaxie après l'éruption de son trou noir supermassif central il y a environ 5 tens of millions d'années.
« Il y a un débat en cours dans la communauté scientifique sur la façon dont les galaxies évoluent », a déclaré Kimberly Weaver, astrophysicienne à Goddard qui a dirigé les travaux. « Nous trouvons des trous noirs supermassifs au centre de presque toutes les galaxies de la taille de la Voie lactée, et une dilemma ouverte est de savoir quelle influence ils ont par rapport aux effets de la formation d'étoiles. En étudiant les galaxies proches comme NGC 4945, que nous pensons voir dans une période de transition, cela nous aide à construire de meilleurs modèles sur la façon dont les étoiles et les trous noirs produisent des changements galactiques. »
Weaver a présenté les résultats au nom de son équipe lors de la 243e réunion de l'American Astronomical Modern society à la Nouvelle-Orléans le 11 janvier. Un post sur cette découverte est actuellement en cours de révision par The Astrophysical Journal. Les travaux ont été rendus possibles grâce aux données collectées par le satellite XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission) de l'ESA (Agence spatiale européenne) avec l'aide de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.
NGC 4945 est une galaxie lively située à approximativement 13 millions d'années-lumière dans la constellation méridionale du Centaure.
Une galaxie energetic possède un centre inhabituellement brillant et variable, alimenté par un trou noir supermassif qui chauffe un disque environnant de gaz et de poussière grâce aux forces gravitationnelles et de friction. Le trou noir consomme lentement la matière qui l’entoure, ce qui crée des fluctuations aléatoires dans la lumière émise par le disque. Comme pour la plupart des galaxies actives, le trou noir et le disque de NGC 4945 sont enveloppés par un dense nuage de poussière appelé tore, qui bloque une partie de cette lumière.
Les noyaux des galaxies actives peuvent également propulser des jets de particules à grande vitesse et générer des vents forts contenant du gaz et de la poussière.
NGC 4945 est également une galaxie à explosion, ce qui signifie qu'elle forme des étoiles à un rythme beaucoup moreover élevé que le nôtre. Les scientifiques estiment qu’elle produit chaque année la masse équivalente à 18 étoiles comme notre Soleil, soit près de trois fois la vitesse de la Voie lactée. Presque toute la development d’étoiles est concentrée au centre de la galaxie. Une explosion d'étoiles dure entre 10 et 100 tens of millions d'années et ne se termine que lorsque la matière première nécessaire à la fabrication de nouvelles étoiles est épuisée.
Weaver, scientifique du projet XMM-Newton à la NASA, et son équipe ont observé NGC 4945 avec le satellite. Dans leurs données, ils ont vu ce que les scientifiques appellent la raie K-alpha du fer. Cette caractéristique se produit lorsque des rayons X très énergétiques provenant du disque du trou noir rencontrent du gaz froid ailleurs. (Le gaz mesure environ moins 400 degrés Fahrenheit ou moins 200 Celsius.) La raie de fer est courante dans les galaxies actives, mais jusqu'à ces observations, les scientifiques pensaient auparavant qu'elle se produisait à des échelles beaucoup as well as proches du trou noir.
« Chandra a cartographié le fer K-alpha dans d'autres galaxies. Dans celle-ci, cela nous a aidé à étudier des resources individuelles de rayons X brillants dans le nuage pour nous aider à exclure d'autres origines potentielles que le trou noir », a déclaré Jenna Cann, co- auteur et chercheur postdoctoral à Goddard. « Mais la ligne de NGC 4945 s'étend si loin de son centre que nous avions besoin du huge champ de vision de XMM-Newton pour tout voir. »
Parce que NGC 4945 est presque incliné par la tranche de notre position de vue, XMM-Newton a pu cartographier l'étendue de sa ligne de fer le very long et au-dessus du strategy de la galaxie, la traçant jusqu'à 32 000 et 16 000 années-lumière, respectivement — un ordre de grandeur furthermore loin que les lignes de fer observées précédemment.
L'équipe scientifique pense que le gaz froid mis en évidence par la ligne est une relique d'un jet de particules jaillissant du trou noir central de la galaxie il y a environ 5 millions d'années. Le jet était probablement orienté vers la galaxie plutôt que pointé vers l'espace, entraînant un vent surpuissant qui carry on de pousser du gaz froid à travers la galaxie. Cela a peut-être même déclenché l’événement starburst actuel.
Weaver et ses collègues continueront d'observer NGC 4945 pour voir s'ils peuvent découvrir d'autres façons dont le trou noir affecte l'évolution de la galaxie. Les mêmes rayons X du disque qui mettent actuellement en évidence le gaz froid pourraient également commencer à le dissiper. Étant donné que les étoiles auraient besoin de ce gaz pour se previous, les scientifiques pourraient être en mesure de mesurer remark l'activité autour du trou noir d'une galaxie peut éteindre sa period d'explosion stellaire.
« Il existe un sure nombre de preuves indiquant que les trous noirs jouent un rôle crucial dans certaines galaxies dans la détermination de leur histoire de development d'étoiles et de leur destin », a déclaré le co-auteur Edmund Hodges-Kluck, astrophysicien à Goddard. « Nous étudions beaucoup de galaxies, comme NGC 4945, vehicle même si la physique est à peu près la même d'un trou noir à l'autre, l'impact qu'elles ont sur leurs galaxies varie considérablement. XMM-Newton nous a aidé à découvrir un fossile galactique que nous n'avons pas découvert. » Je ne sais pas ce qu'il faut chercher, mais ce n'est probablement que le premier d'une longue liste.
L'observatoire XMM-Newton de l'ESA a été lancé en décembre 1999 depuis Kourou, en Guyane française. La NASA a financé des éléments du offer d'instruments XMM-Newton et fournit le centre d'observation invité de la NASA à Goddard, qui prend en demand l'utilisation de l'observatoire par les astronomes américains.
