Pendant des décennies, les astrophysiciens se sont interrogés sur la relation entre les trous noirs supermassifs (SMBH) et leurs galaxies respectives. Depuis les années 1970, on comprend que la majorité des galaxies massives ont une SMBH en leur centre, et que celles-ci sont entourées de tores rotatifs de gaz et de poussière. La présence de ces trous noirs et de ces tores est à l'origine de la formation d'un noyau actif galactique (AGN) par les galaxies massives.
Cependant, une étude récente menée par une équipe internationale de chercheurs a révélé une conclusion surprenante lors de l'étude de cette relation. À l'aide du réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) pour observer une galaxie active avec un fort flux de gaz ionisé en provenance du centre galactique, l'équipe a obtenu des résultats qui pourraient indiquer qu'il n'y a pas de relation entre un SMBH et sa galaxie hôte.
L'étude, intitulée «Aucun signe de fort écoulement de gaz moléculaire dans une galaxie obscurcie par la lumière infrarouge avec un fort écoulement de gaz ionisé», est récemment apparue dans le Journal astrophysique. L'étude a été dirigée par Yoshiki Toba de l'Académie Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics de Taiwan et comprenait des membres de l'Université Ehime, de l'Université Kogakuin et de l'Observatoire national d'astronomie du Japon, de la Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) et de l'Université Johns Hopkins. .
La question de savoir comment les SMBH ont affecté l'évolution galactique reste l'une des plus grandes questions non résolues de l'astronomie moderne. Chez les astrophysiciens, il est quelque peu acquis que les SMBH ont un impact significatif sur la formation et l'évolution des galaxies. Selon cette notion acceptée, les SMBH influencent de manière significative le gaz moléculaire dans les galaxies, ce qui a un effet profond sur la formation des étoiles.
Fondamentalement, cette théorie soutient que les grandes galaxies accumulent plus de gaz, entraînant ainsi plus d'étoiles et un trou noir central plus massif. En même temps, il existe un mécanisme de rétroaction, où la croissance des trous noirs s'accumule davantage de matière sur eux-mêmes. Cela les amène à envoyer une énorme quantité d'énergie sous forme de rayonnement et de jets de particules, ce qui est censé réduire la formation d'étoiles à proximité.
Cependant, lors de l'observation d'une galaxie obscure (DOG) infrarouge (IR) - lumineuse - WISE1029 + 0501 - Yoshiki et ses collègues ont obtenu des résultats qui contredisaient cette notion. Après avoir effectué une analyse détaillée à l'aide d'ALMA, l'équipe a constaté qu'il n'y avait aucun signe d'écoulement de gaz moléculaire significatif provenant de WISE1029 + 0501. Ils ont également constaté que l'activité de formation d'étoiles dans la galaxie n'était ni plus intense ni supprimée.
Cela indique qu'un fort écoulement de gaz ionisé provenant de la SMBH dans WISE1029 + 0501 n'a pas affecté de manière significative le gaz moléculaire environnant ou la formation d'étoiles. Comme l'a expliqué le Dr Yoshiki Toba, ce résultat:
«[H] a rendu la co-évolution des galaxies et des trous noirs supermassifs plus déroutante. La prochaine étape consiste à rechercher davantage de données sur ce type de galaxies. Cela est crucial pour comprendre l’image complète de la formation et de l’évolution des galaxies et des trous noirs supermassifs ».
Cela va non seulement à l'encontre de la sagesse conventionnelle, mais aussi à l'encontre d'études récentes qui ont montré une corrélation étroite entre la masse des trous noirs centraux et celle de leurs galaxies hôtes. Cette corrélation suggère que les trous noirs supermassifs et leurs galaxies hôtes ont évolué ensemble au cours des 13,8 milliards d'années passées et ont interagi étroitement au cours de leur croissance.
À cet égard, cette dernière étude n'a fait qu'approfondir le mystère de la relation entre les SMBH et leurs galaxies. Comme Tohru Nagao, professeur à l'Université Ehime et co-auteur de l'étude, a indiqué:
«[Les] astronomes ne comprennent pas la véritable relation entre l'activité des trous noirs supermassifs et la formation d'étoiles dans les galaxies. Par conséquent, de nombreux astronomes, dont nous, sont impatients d'observer la scène réelle de l'interaction entre l'écoulement nucléaire et les activités de formation d'étoiles, pour révéler le mystère de la co-évolution. »
L'équipe a sélectionné WISE1029 + 0501 pour leur étude car les astronomes pensent que les CHIENS hébergent des SMBH en croissance active dans leurs noyaux. En particulier, WISE1029 + 0501 est un exemple extrême de galaxies où le gaz sortant est ionisé par le rayonnement intense de son SMBH. En tant que tel, les chercheurs sont très motivés pour voir ce qui arrive au gaz moléculaire de cette galaxie.
L'étude a été rendue possible grâce à la sensibilité d'ALMA, qui est excellente lorsqu'il s'agit d'étudier les propriétés du gaz moléculaire et l'activité de formation d'étoiles dans les galaxies. En fait, plusieurs études ont été menées ces dernières années qui se sont appuyées sur l'ALMA pour étudier les propriétés des gaz et les SMBH des galaxies éloignées.
Et tandis que les résultats de cette étude contredisent les théories largement répandues sur l'évolution galactique, Yoshiki et ses collègues sont ravis de ce que cette étude pourrait révéler. En fin de compte, il se peut que le rayonnement d'un SMBH n'affecte pas toujours le gaz moléculaire et la formation d'étoiles de sa galaxie hôte.
«[U] n comprendre une telle co-évolution est crucial pour l'astronomie», a déclaré Yoshiki. «En collectant des données statistiques sur ce type de galaxies et en poursuivant les observations de suivi à l'aide d'ALMA, nous espérons révéler la vérité.»
