Des astronomes ont cartographié dans son gaz moléculaire ESO137-001, une des galaxies-méduses des plus proches de la Terre. Elle montre de longues queues de gaz contenant des grumeaux appelés boules de feux : des éclats de formation d'étoiles. Cette carte offre la vue la plus complète d'une traînée de gaz et d'étoiles induite par l'effet de pression dynamique au sein de galaxies.

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    À l'aide du radiotélescope Alma et du VLT de l'ESO au Chili, une équipe scientifique comprenant une astronomeastronome à l'Observatoire de Paris - PSL a cartographié les queues intenses d'une « méduseméduse cosmique ». C'est la photo de la semaine sur le site de l’ESO.

    ESO137-001, une galaxie-méduse des plus proches

    Une galaxie peut voir son gaz balayé par pression dynamique lorsqu'elle voyage à grande vitesse dans un amas de galaxies. Le résultat ressemble à une « méduse », où la tête est la galaxiegalaxie ; et la queue, le gaz balayé. Dans l'amas de galaxiesamas de galaxies de Norma, l'une des galaxies-méduses les plus proches, ESO137-001, a été cartographiée dans son gaz moléculaire à haute résolutionrésolution avec l'interféromètreinterféromètre Alma (Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter Array) et comparée avec la carte du gaz ionisé faite par Muse, sur l'un des grands télescopestélescopes (Very Large TelescopeVery Large Telescope) de l'ESO : un certain nombre de filaments et nuagesnuages de gaz moléculaire ont été détectés, s'étendant sur 60 kpc de long et 25 kpc de large.

    La majeure partie de la massemasse visible d'un amas riche de galaxiesamas riche de galaxies est constituée d'une atmosphèreatmosphère gazeuse très chaude, diffuse et ionisée, qui émet des rayons Xrayons X. Ce gaz est en équilibre hydrostatique dans le puits potentiel de l'amas et peut être 10 fois plus massif que l'ensemble des galaxies.

    La méduse cosmique est représentée ici avec de superbes détails. La galaxie spirale qui compose la tête a été imagée par le télescope spatial Hubble (Nasa/ESA). La queue, constituée de filaments d'hydrogène, est représentée ici par le gaz ionisé cartographié avec Muse en rose-violet et par le gaz moléculaire (émission de CO) cartographié avec Alma en rouge-orangé. © ESO
    La méduse cosmique est représentée ici avec de superbes détails. La galaxie spirale qui compose la tête a été imagée par le télescope spatial Hubble (Nasa/ESA). La queue, constituée de filaments d'hydrogène, est représentée ici par le gaz ionisé cartographié avec Muse en rose-violet et par le gaz moléculaire (émission de CO) cartographié avec Alma en rouge-orangé. © ESO

    Un phénomène connu sous le nom de balayage par pression dynamique

    Lorsqu'une galaxie spiralegalaxie spirale pénètre à grande vitesse dans le groupe, cette atmosphère crée comme un ventvent puissant dans la galaxie en mouvementmouvement, capable de chasser le gaz interne de la galaxie. C'est le phénomène de balayage du gaz par pression dynamique.

    “Le gaz balayé forme un sillage derrière la galaxie en mouvement”

    Le gaz balayé forme un sillage derrière la galaxie en mouvement, créant de beaux systèmes complexes de filaments comme celui observé autour de la galaxie spirale ESO 137-001, qui voyage dans l'amas de galaxies Norma. La direction et la position de la queue nous renseignent sur la façon dont la galaxie se déplace.

    L'image de l'émissionémission de CO obtenue avec Alma offre la première carte à haute résolution du gaz moléculaire froid dans une queue de gaz formée par balayage dû à la pression dynamique. ESO137-001 est l'une des galaxies-méduses les plus proches et elle est particulièrement intéressante car ses longues queues de gaz très étendues contiennent des grumeaux caractéristiques appelées « boules de feufeu » : des éclats de formation d'étoilesétoiles.

    Les mécanismes précis régissant la formation des étoiles dans les queues de méduses sont mystérieux. Cette carte offre donc une nouvelle fenêtrefenêtre sur les conditions nécessaires à la formation de nouvelles étoiles dans des environnements aussi intenses et changeants.

    Le gaz arraché d’une galaxie sous les yeux de Hubble et Chandra

    Près du centre du « grand attracteur », au sein de l'amas galactique de la Règle, la galaxie ESO 137-001 se fait progressivement dépouiller de ses réserves de gaz. Une scène rare, qui s'est déroulée il y a plus de 200 millions d'années, se dévoile aujourd'hui sous les yeuxyeux ébahis des télescopes HubbleHubble et ChandraChandra. Les astronomes en tirent de précieuses informations sur l'évolution des galaxies.

    Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman, publié le 9 mars 2014

    La scène se déroule à plus de 220 millions d'années-lumièreannées-lumière de notre Système solaireSystème solaire, en direction de la constellationconstellation du Triangle austral et de la Règle (Norma). Dans cette région du ciel, des centaines de galaxies interagissent, créant un ballet orchestré par la force de gravitégravité nommé amas de la Règle (également désigné comme Abell 3627). Celui-ci, à l'instar du grand amas de la Vierge ou de notre amas local -- une trentaine de galaxies dominées par notre Voie lactée et la galaxie d'Andromèdegalaxie d'Andromède --, ne résiste pas au « grand attracteur » situé dans son voisinage. Irrésistiblement emportée vers le centre de la mêlée à une vitesse supérieure à sept millions de kilomètres à l'heure, la galaxie ESO 137-001 semble y perdre quelques plumes !

    Sur le portrait composite récemment publié par la NasaNasa et l'Esa, on découvre une galaxie spirale qui sort de l'ordinaire car à moitié déconfite. Cela ressemble à des larmeslarmes de gaz, voire aux aigrettesaigrettes d'un pissenlitpissenlit dispersées par le vent... La galaxie essaime une partie de ses réserves de carburant. C'est un spectacle rarement observé dans l'universunivers, ici magnifiquement dépeint grâce aux caméras sensibles aux ultravioletsultraviolets, aux rayons X, au visible et à l'infrarougeinfrarouge des télescopes spatiaux Hubble et Chandra.

    Image composite superposant le portrait acquis par la caméra WFC3 d'Hubble à celui collecté par Chandra, sensible au rayonnement X. Outre les larmes bleues de gaz ionisé par les grappes de jeunes étoiles, on distingue la double queue de gaz chauds qui s'étale à la traîne sur plus de 260.000 années-lumière. © Nasa, Esa, <em>Hubble Heritage</em>, STScI, Aura
    Image composite superposant le portrait acquis par la caméra WFC3 d'Hubble à celui collecté par Chandra, sensible au rayonnement X. Outre les larmes bleues de gaz ionisé par les grappes de jeunes étoiles, on distingue la double queue de gaz chauds qui s'étale à la traîne sur plus de 260.000 années-lumière. © Nasa, Esa, Hubble Heritage, STScI, Aura

    Vol à l’arraché du gaz de la galaxie ESO 137-001

    Évoluant à travers des nuées de gaz très chaud (jusqu'à 100 millions de degrés) comme il y en a au cœur des amas galactiques, ESO 137-001 se fait ainsi progressivement arracher toute la matièrematière froide qu'elle détient par un effet dit de dépouillement par pression dynamique (ram pressure stripping en anglais). Le gaz froid, indispensable à la formation de nouvelles générations d'étoiles, lui glisse entre les doigts, ruisselant vers le courant chaud du milieu intergalactique.

    La galaxie échancrée arbore des grumeaux bleutés, tels des rochers résistant à la crue d'une rivière. Ces grappes d'étoiles très chaudes brillent de l'éclat vigoureux de leur jeunesse. Leur rayonnement ultraviolet chauffe leur environnement jusqu'à dix millions de degrés.

    Dépouillée de son gaz froid sur le long terme, la galaxie ne parviendra pas à renouveler sa population d'étoiles. Elle emprunte ainsi un chemin qui modifiera sa structure en profondeur. Une étape clé dans le processus d'évolution des galaxies que les astrophysiciensastrophysiciens souhaitent étudier avec le plus de détails possible.