Étudier les galaxies hôtes des quasars

Les Quasars, c'est un peu les rock stars de l'univers. Ils brillent de manière incroyable, et on peut les voir de très loin, même quand ils étaient jeunes et que l'univers était encore dans ses débuts. Au cours des vingt dernières années, on a découvert beaucoup plus de ces objets lumineux, surtout ceux qui sont très, très éloignés. Ces quasars ont des trous noirs supermassifs en leur centre, entourés de Gaz déjà chargés en éléments lourds.

En étudiant ces quasars, on se concentre souvent sur leurs galaxies hôtes, les endroits où ils vivent. Mais observer la lumière de ces galaxies peut être compliqué parce qu'elles sont souvent éclipsées par la lumière brillante du quasar lui-même. Récemment, de nouveaux télescopes super chics comme le télescope spatial James Webb ont facilité la détection de la lumière des étoiles de ces galaxies hôtes. Au lieu de chercher la lumière des étoiles, les scientifiques ont étudié le gaz et la Poussière cool dans ces galaxies avec des observations à différentes longueurs d’onde.

On veut comprendre comment les jets radio des quasars interagissent avec leurs galaxies hôtes. Les quasars radio-loud sont ceux qui émettent des ondes radio puissantes et ils tendent à être entourés de grandes quantités de gaz et de poussière. On pense que cette interaction est importante pour la croissance et l'évolution des quasars et de leurs galaxies hôtes.

#Observations avec ALMA

Dans cette étude, on a utilisé l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour observer les galaxies hôtes de six quasars radio-loud. ALMA est un outil puissant qui nous aide à voir la lumière émise par le gaz et la poussière cool dans l'univers. On s'est concentrés sur deux lignes spécifiques de lumière, la ligne de 158 um et le continuum de poussière sous-jacent.

Pour cinq des quasars qu'on a étudiés, on a pu récupérer la ligne de 158 um et l'émission de poussière. Cependant, un quasar n'a montré aucun signe de ces émissions. C’est comme aller à une fête et que seulement cinq personnes soient là tandis qu’un gars s’est sauvé.

À la résolution avec laquelle on travaillait-environ 1 seconde d'arc-on n’a remarqué aucun signe de formes perturbées ou de mouvements inhabituels qui pourraient indiquer que certaines de ces galaxies fusionnent avec d'autres.

#Le Gaz et la Poussière dans Ces Galaxies

Les galaxies hôtes des quasars contiennent déjà d'énormes quantités de gaz. En fait, elles contiennent des millions de masses solaires de gaz, et elles forment des étoiles à des taux impressionnants. En regardant leurs émissions radio et submillimétriques, on a découvert que pour quatre des quasars, les émissions détectées étaient dues à la fois à la radiation synchrotron et à la poussière, avec la synchrotron contribuant à environ 10 % de ce qu’on a observé à 300 GHz.

En supposant que la seule source de nos émissions détectées était de la poussière froide, on a calculé des luminosités infrarouges. On a ensuite décidé de comparer ce qu'on a trouvé avec un ensemble beaucoup plus large de quasars radio-quiet provenant d'études précédentes.

Fait intéressant, on a observé une légère diminution des émissions de gaz pour les quasars radio-loud, ce qui pourrait suggérer que les jets radio causent des dégâts en balayant le gaz.

#Recherche de Compagnons

Quand on a examiné de près les zones autour des cinq quasars radio-loud, on n’a pas trouvé de galaxies compagnons, ce qui était un peu surprenant. Par le passé, des chercheurs avaient trouvé des compagnons autour de quasars radio-quiet, et nos résultats n’ont rien montré de différent.

Pour vraiment comprendre ces quasars radio-loud, des observations futures plus précises et couvrant une plus large gamme de fréquences seront essentielles.

#La Vie des Quasars

Les quasars sont parmi les objets les plus brillants de l'univers, émettant de la lumière qui peut être vue de grandes distances. Avec le temps, on a trouvé de plus en plus de quasars à des décalages vers le rouge très élevés, ce qui signifie qu'ils sont très éloignés et qu’on les voit comme ils l'étaient peu de temps après le Big Bang.

Des trous noirs supermassifs se trouvent souvent au centre de ces quasars et sont accompagnés de gaz riches en éléments lourds. Cependant, étudier la lumière des étoiles de ces galaxies a été difficile à cause de la luminosité écrasante des quasars eux-mêmes.

Des avancées récentes avec le télescope spatial James Webb nous ont permis de révéler cette lumière stellaire cachée dans quelques cas.

Les observations de gaz cool et de poussière dans ces galaxies ont été plus instructives. La ligne de 158 um nous en dit long sur le gaz dans une galaxie. C'est un moyen clé de mesurer combien d'énergie une galaxie pourrait émettre.

Les études initiales faites sur une poignée de quasars utilisaient des télescopes antérieurs, mais avec ALMA, on a pu étudier beaucoup plus de quasars et mieux comprendre leurs galaxies hôtes.

#Le Profil des Quasars Radio-Loud

Certains quasars sont classés comme radio-loud sur la base d'une forte émission radio liée à des jets puissants. On pense que ces jets jouent un rôle énorme dans l'évolution conjointe du trou noir et de la galaxie hôte, parfois même en étouffant la formation d'étoiles ou en la favorisant à travers des ondes de choc.

Les quasars radio-loud se trouvent dans des environnements riches, les rendant des cibles idéales pour explorer la formation et l'évolution des galaxies durant les débuts de l'univers.

Parmi les 50 quasars radio-loud connus, les études ont à peine effleuré la surface de leurs galaxies hôtes. Des observations précédentes ont donné quelques aperçus, mais la majorité des découvertes concernent principalement les quasars radio-quiet.

#Les Nouvelles Observations

Dans ce travail, on présente les résultats de nos nouvelles observations des galaxies hôtes de six quasars radio-loud et d'un quasar radio-quiet. Nos observations ont été réalisées avec le télescope ALMA. On rapporte les méthodes qu'on a utilisées pour dériver diverses propriétés de ces galaxies, y compris leurs masses de gaz, leurs taux de formation d’étoiles, et la présence de galaxies compagnons à proximité.

Nos nouveaux résultats donnent une image plus claire de comment les galaxies hôtes des quasars radio-loud se comportent par rapport aux quasars radio-quiet.

#Observer les Quasars

On a ciblé des quasars radio-loud à décalage rouge élevé, cherchant à dévoiler les propriétés de leurs galaxies hôtes. Pendant cette phase, on a noté qu'un des cibles, J2053+0047, était à l'origine pensé comme radio-loud mais a été ensuite classé comme radio-quiet après des observations plus profondes. On a quand même inclus ses résultats ici pour être complets.

Nos observations ALMA ont été soigneusement planifiées avec une configuration définie pour s'assurer qu'on capture les données nécessaires sans perdre d'informations cruciales.

#Extraction des Données

À partir des données qu’on a collectées, on a travaillé pour dériver des mesures clés des propriétés des galaxies. On s'est concentrés sur la récupération des émissions qui nous intéressaient et on les a ajustées pour mieux les comprendre.

On a réussi à trouver la ligne d'émission de 158 um dans tous les quasars ciblés, ce qui nous en dit beaucoup sur les conditions au sein de ces galaxies.

Pour certains des quasars, on a dû être prudents dans l'interprétation des résultats parce que les émissions étaient près des limites de détection.

#Les Résultats

De notre analyse de la lumière émise par ces galaxies, on a créé des cartes qui mettent en évidence d'où vient cette émission. Les résultats ont montré que, même si on pouvait récupérer les émissions, les formes des galaxies ne semblaient pas avoir été dramatiquement altérées, ce qui suggère qu'il n'y avait pas de fortes perturbations.

Le suivi de la structure dynamique de ces galaxies a indiqué qu'elles pourraient être relativement stables et non perturbées.

#Conclusion des Découvertes

On a dérivé diverses mesures liées aux propriétés du gaz et de la poussière des galaxies. Ces informations ajoutent à notre compréhension de ce dont sont faites ces galaxies et comment elles fonctionnent.

Quand on compare ces découvertes aux données des quasars radio-quiet, on a trouvé à la fois des similitudes et des différences dans la luminosité et les taux de formation d'étoiles.

Fait intéressant, les quasars radio-loud semblent systématiquement plus faibles dans certaines mesures que leurs homologues radio-quiet.

L'interaction entre les jets de ces quasars et leur milieu interstellaire pourrait jouer un rôle dans ce qu'on observe, mais on a conclu qu'il faut plus de recherches pour bien saisir ces interactions.

#À Venir

Alors qu'on vise une compréhension plus profonde de ces galaxies, on s'attend à ce que des observations plus avancées fournissent la clarté dont on a besoin concernant les relations entre les quasars, leurs galaxies hôtes et les environnements qui les entourent.

Avec des technologies et des télescopes plus récents à l'horizon, on est super excités de continuer notre exploration de ces objets fascinants qui servent de fenêtres sur l'univers ancien.

En conclusion, notre quête pour comprendre le cosmos continue. On a de la chance d'avoir des outils puissants comme ALMA pour nous aider à percer les couches de l'univers et révéler ce qui se cache sous la surface brillante des quasars. Et qui sait ? Peut-être qu'un jour on trouvera un quasar avec une fête de galaxies compagnons, toutes brillamment ensemble dans le vaste cosmos.