Une équipe de l’Université de Nottingham a mis en évidence le rôle central des fusions galactiques dans l’arrêt brutal de la formation d’étoiles. Publiée dans les Communications mensuelles de la Société royale d’astronomie, l’étude s’appuie sur les observations du télescope spatial James Webb pour sonder des galaxies massives ayant cessé de produire des étoiles il y a plusieurs milliards d’années.
Longtemps, les astronomes se sont interrogés sur l’arrêt brutal de la formation d’étoiles dans certaines galaxies massives. Une équipe de l’Université de Nottingham apporte aujourd’hui une réponse observationnelle convaincante, grâce aux capacités inégalées du télescope spatial James Webb (JWST). Les collisions entre galaxies, et non l’épuisement graduel du gaz ou l’action des trous noirs supermassifs, apparaissent comme le mécanisme dominant de l’extinction stellaire.
Publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l’étude dirigée par le Dr David Maltby et le professeur Omar Almaini s’est concentrée sur des galaxies dites « récemment éteintes », également appelées post-sursaut stellaire. Il s’agit de systèmes massifs ayant brusquement cessé de produire des étoiles après une période d’intense activité. L’imagerie infrarouge profonde du relevé PRIMER-UDS du JWST a permis d’en examiner la morphologie structurelle à des distances correspondant à des décalages vers le rouge compris entre 0,5 et 3, couvrant ainsi certaines périodes parmi les plus dynamiques de l’histoire cosmique en matière de formation stellaire et d’assemblage galactique.
Les observations révèlent deux caractéristiques frappantes. D’abord, une compacité remarquable : les galaxies éteintes sont bien plus denses que leurs homologues encore actives. Ensuite, des perturbations structurelles ténues mais indiscutables, sortes de « cicatrices » trahissant des collisions passées avec d’autres galaxies. « Bien que ces galaxies paraissent relativement paisibles à première vue, le JWST révèle de subtiles cicatrices, les signatures de fusions violentes qui ont vraisemblablement déclenché leur transformation rapide en les privant des réservoirs de gaz nécessaires à la formation stellaire », explique le Dr Maltby.
Le scénario des fusions confirmé par l’observation
L’hypothèse n’est pas neuve, mais elle manquait jusqu’ici d’une confirmation observationnelle solide. Les simulations cosmologiques prédisent depuis longtemps que les collisions entre galaxies riches en gaz canalisent la matière formatrice d’étoiles vers le centre galactique, produisant des résidus denses et compacts incapables d’entretenir la naissance de nouvelles étoiles. La corrélation entre les caractéristiques morphologiques observées par l’équipe de Nottingham et les résultats simulés constitue, selon les chercheurs, une validation robuste du scénario des fusions.
« Cette période représente un pic de formation stellaire cosmique, durant lequel nombre des galaxies les plus massives d’aujourd’hui forgeaient l’essentiel de leurs étoiles. Comprendre pourquoi ces structures colossales cessent brusquement de former des étoiles constitue depuis longtemps un problème scientifique central », souligne le professeur Almaini.
Les vestiges compacts et perturbés observés seraient ainsi les précurseurs directs des galaxies elliptiques dites « rouges et mortes », qui peuplent l’univers actuel. Un chaînon manquant que le JWST permet enfin de documenter avec précision.
Un univers primitif plus violent qu’anticipé
La découverte de l’équipe de Nottingham s’inscrit dans un tableau plus vaste que le JWST ne cesse de préciser. En juin dernier, une étude distincte décrivait un « vent tueur de galaxies » au sein du système en fusion CRISTAL-02, observé seulement un milliard d’années après le Big Bang. Au sein de CRISTAL-02, les flux sortants provoqués par la collision expulsaient le gaz plus rapidement que de nouvelles étoiles ne pouvaient se former.
Les travaux convergents suggèrent que les fusions ont exercé une influence bien supérieure à ce que les modèles antérieurs envisageaient. Ils remettent en question les scénarios qui privilégiaient l’épuisement progressif du gaz stellaire ou la rétroaction des trous noirs supermassifs comme causes principales de l’arrêt de la formation d’étoiles. L’image qui émerge est celle d’un univers juvénile où la violence des collisions dictait le destin des galaxies, éteignant les flambées de formation stellaire avec une brutalité insoupçonnée.
Source : Notthingham U.
