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Découverte insoupçonnée de nébuleuses gazeuses autour de quasars distants avec MUSE

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Découverte insoupçonnée de nébuleuses gazeuses autour de quasars distants avec MUSE


Une collaboration internationale d’astronomes, comprenant des scientifiques du Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL) et de l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse (IRAP), et pilotée par un groupe de l’Institut de Technologie de la Fédération Suisse (ETH) basé à Zurich, Suisse, a utilisé le potentiel d’observation inégalé de l’instrument MUSE installé sur le Very Large Telescope (VLT) à l’Observatoire de Paranal de l’ESO, afin d’étudier le gaz qui entoure de lointaines galaxies actives, agées de moins de deux milliards d’années après le Big Bang. Ces galaxies actives, baptisées quasars, abritent en leurs cœurs des trous noirs supermassifs connus pour absorber les étoiles, le gaz, et toute autre matière, à un rythme effréné. S’ensuit l’émission, par le centre galactique, d’intenses rayonnements. De sorte que les quasars constituent les objets les plus brillants et les plus actifs de l’Univers.


Cette étude a porté sur 19 quasars, sélectionnés parmi les plus brillants observables au moyen de MUSE. Des études antérieures ont montré que 10% environ de l’ensemble des quasars étudiés alors étaient entourés de halos constitués de gaz du milieu intergalactique. Ces halos s’étendent sur près de 300 000 années lumière, en périphérie des quasars. En détectant la présence de vastes halos autour des 19 quasars observés – soit bien plus que les deux halos statistiquement attendus, cette nouvelle étude a créé la surprise. L’équipe attribue ce résultat d’observation au formidable bond technologique que représente l’instrument MUSE, et donc à son pouvoir de résolution nettement supérieur à celui des instruments antérieurs de semblable facture. Des observations plus poussées permettront, à l’avenir, d’accréditer ou non cette hypothèse.
Ces recherches avaient pour objectif initial d’analyser les composants gazeux de l’Univers à grande échelle – une structure parfois baptisée toile cosmique, dont les quasars constitue les brillantes intersections. Les composants gazeux de cette toile sont généralement extrêmement difficiles à détecter. Les halos de gaz lumineux qui entourent les quasars offraient donc l’opportunité quasi unique d’étudier le gaz qui compose cette structure cosmique à grande échelle.


Les 19 halos nouvellement détectés sont composés de gaz intergalactique relativement froid – de l’ordre de 10 000 degrés Celsius, ce qui constitue une autre surprise. Ce résultat est en effet en désaccord profond avec les modèles actuels de structure et de formation des galaxies qui suggèrent que le gaz situé à si grande proximité de galaxies devrait arborer des températures pouvant attendre le million de degrés. La découverte témoigne de sa capacité à observer ce genre d’objet.


Réference ApJ, 831, 39 (2016) :
Ubiquitous giant Ly α nebulae around the brightest quasars at z∼3.5 revealed with MUSE E. Borisova, S. Cantalupo, S.J. Lilly, R.A. Marino, S.G. Gallego, R. Bacon (CRAL), J. Blaizot (CRAL), N. Bouché, J. Brinchmann, C.M. Carollo, J. Caruana, H. Finley, E.C. Herenz, J. Richard (CRAL), J. Schaye, L.A. Straka, M.L. Turner, T. Urrutia, A. Verhamme (CRAL) and L. Wisotzki.


Crédit Image : ESO/Borisova et al.
Description : Cette mosaique montre 18 des 19 quasars observés avec MUSE/ESO-VLT par une équipe internationale menée par ETH Zurich, Suisse, comprenant des chercheur-es du CRAL. Chaque quasar est entouré d’un halo très brillant de gaz, découverte inattendue.

 

Voir en ligne : ESO Science Release