Des jets relativistes soufflant des bulles dans le noyau de la galaxie de la tasse de thé

Une étude menée par Anelise Audibert, chercheuse à l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), révèle un processus qui explique la morphologie particulière de la région centrale de la galaxie Teacup, un quasar massif situé à 1,3 milliard d’années-lumière de nous. Cet objet est caractérisé par la présence de bulles de gaz en expansion produites par les vents émanant de son supermassif central

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>trounoir[{“attribute=””>blackhole. L’étude confirme qu’un jet compact, uniquement visible aux ondes radio, modifie la forme et augmente la température du gaz environnant, soufflant des bulles qui se dilatent latéralement. Ces conclusions, fondées sur les observations de la

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribut=””>ALMA[{“attribute=””>ALMA télescope au Chili et simulations hydrodynamiques, sont publiés aujourd’hui dans la revue Lettres d’astronomie et d’astrophysique.

Lorsque la matière tombe dans des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, elle libère d’énormes quantités d’énergie et est appelée noyau galactique actif (ou AGN). Une fraction d’AGN libère une partie de cette énergie sous forme de jets détectables dans les longueurs d’onde radio qui se déplacent à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Pendant que le jet traverse la galaxie, il entre en collision avec les nuages ​​et le gaz qui l’entourent et, dans certains cas, peut repousser ce matériau sous forme de vents. Cependant, quelles conditions déclenchent préférentiellement ces vents pour souffler le gaz des galaxies sont encore mal comprises.

L’effet des jets impactant le contenu des galaxies, comme les étoiles, la poussière et le gaz, joue un rôle important dans l’évolution des galaxies dans l’Univers. Les jets radio les plus puissants, hébergés dans des galaxies “radio-fortes”, sont responsables de changer radicalement le destin des galaxies car ils chauffent le gaz, empêchant la formation de nouvelles étoiles et la croissance des galaxies. Des simulations informatiques de jets relativistes pénétrant dans des galaxies discales prédisent que les jets modifient la forme du gaz environnant en soufflant des bulles à mesure qu’ils pénètrent plus loin dans la galaxie. L’angle entre le disque gazeux et la direction de propagation du jet est l’un des éléments clés des simulations qui rendent les jets efficaces pour entraîner les vents. Étonnamment, les jets moins puissants, comme ceux des galaxies “silencieuses”, sont capables d’infliger plus de dégâts au milieu environnant que les très puissants.

Une équipe scientifique internationale, dirigée par la chercheuse de l’IAC Anelise Audibert, a découvert un cas idéal pour étudier l’interaction du jet radio avec le gaz froid autour d’un quasar massif : la galaxie Teacup. La tasse de thé est un quasar radio-silencieux situé à 1,3 milliard d’années-lumière de nous et son surnom vient des bulles en expansion vues dans les images optiques et radio, dont l’une a la forme d’une poignée de tasse de thé. De plus, la région centrale (d’une taille d’environ 3300 années-lumière) abrite un jet radio compact et jeune qui a une faible inclinaison par rapport au disque de la galaxie.

Effets sur la formation des étoiles

À l’aide d’observations effectuées dans le désert chilien avec l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l’équipe a pu caractériser avec un niveau de détail sans précédent le gaz froid et dense dans la partie centrale de la Teacup. Ils ont notamment détecté l’émission de molécules de monoxyde de carbone qui ne peuvent exister que sous certaines conditions de densité et de température. Sur la base de ces observations, l’équipe a découvert que le jet compact, malgré sa faible puissance, perturbe non seulement clairement la distribution du gaz et le chauffe, mais l’accélère également de manière inhabituelle.

L’équipe s’attendait à détecter des conditions extrêmes dans les régions touchées le long du jet, mais lorsqu’elle a analysé les observations, elle a constaté que le gaz froid est plus turbulent et plus chaud dans les directions perpendiculaires à la propagation du jet. « Ceci est causé par les chocs induits par la bulle propulsée par le jet, qui s’échauffe et souffle le gaz dans son expansion latérale », explique A. Audibert « Forts de la comparaison avec des simulations informatiques, nous pensons que l’orientation entre le gaz froid disque et le jet est un facteur crucial pour conduire efficacement ces vents latéraux », ajoute-t-elle.

“On croyait auparavant que les jets de faible puissance avaient un impact négligeable sur la galaxie, mais des travaux comme le nôtre montrent que, même dans le cas de galaxies radio-silencieuses, les jets peuvent redistribuer et perturber le gaz environnant, et cela aura un impact sur la capacité de la galaxie à former de nouvelles étoiles », explique Cristina Ramos Almeida, chercheuse à l’IAC et co-auteur de l’étude.

L’étape suivante consiste à observer un plus grand échantillon de quasars radio-silencieux avec Mégareun instrument installé sur le Grand Télescope ILES CANARIES (GTC ou Grantecan). Les observations nous aideront à comprendre l’impact des jets sur les gaz plus ténus et chauds, et à mesurer les changements dans la formation des étoiles causés par les vents. C’est l’un des objectifs de la QSOFEED projet, développé par une équipe internationale dirigée par C. Ramos Almeida à l’IAC, dont le but est de découvrir comment les vents des trous noirs supermassifs affectent les galaxies qui les hébergent.

Référence : “Excitation et turbulence gazeuses moléculaires induites par le jet dans la tasse de thé” par A. Audibert, C. Ramos Almeida, S. García-Burillo, F. Combes, M. Bischetti, M. Meenakshi, D. Mukherjee, G. Bicknell et AY Wagner, le 21 mars 2023, Lettres d’astronomie et d’astrophysique.
DOI : 10.1051/0004-6361/202345964