Galaxies Radioactives : Impact sur la Formation des Étoiles

Au cours de la dernière décennie, les scientifiques ont consacré beaucoup de temps à comprendre comment les galaxies et leurs trous noirs supermassifs grandissent ensemble. Un élément clé vient de la découverte que la masse des trous noirs au centre des galaxies est souvent corrélée à la distribution des étoiles dans ces galaxies. De plus, les trous noirs et les galaxies semblent avoir des schémas de croissance similaires au fil du temps, atteignant un pic de développement à un certain moment de l'histoire de l'univers avant de décliner.

Cependant, la relation entre les trous noirs et les galaxies est complexe et pas totalement comprise. Les noyaux actifs de galaxies (AGN), qui sont des trous noirs consommant activement de la matière, ont tendance à émettre beaucoup d'énergie à travers le spectre. Cette énergie provient de la matière s'accumulant sur le trou noir, ce qui peut créer de fortes émissions, y compris des jets radio.

La façon dont les AGN affectent leurs galaxies hôtes est un sujet de débat. Les scientifiques pensent que le retour d'énergie des AGN peut freiner ou favoriser la formation d'étoiles dans les galaxies. Un retour négatif se produit lorsque l'énergie du trou noir chauffe ou expulse le gaz dans la galaxie, l'empêchant de former de nouvelles étoiles. En revanche, il existe des preuves suggérant un retour positif, où l'écoulement des AGN peut créer des conditions favorables à la formation d'étoiles.

Dans cette étude, on se concentre sur les AGN radio, un type d'AGN qui émet principalement dans les longueurs d'onde radio. Ces AGN se trouvent plus souvent dans des galaxies massives et produisent des jets d'énergie qui peuvent impacter leur environnement proche de manière unique.

#Objectifs de recherche

Cette recherche vise à examiner comment les AGN radio influencent la croissance et la formation d'étoiles dans leurs galaxies hôtes. On a mené cette étude en combinant les données de deux grandes enquêtes : le LOFAR Two-Metre Sky Survey (LoTSS) et le Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA). En faisant correspondre ces ensembles de données, on a créé un échantillon de 5 578 galaxies qui nous a permis d'analyser les effets des AGN radio sur leurs hôtes de manière plus complète.

On a examiné comment les AGN radio interagissent avec la formation d'étoiles, la distribution spatiale des galaxies et l'histoire globale de croissance de ces galaxies. Notre objectif est de voir comment les AGN influencent leur environnement et si ces influences entraînent des changements ou un arrêt de la formation d'étoiles.

#Collecte de données et méthodologie

On a compilé nos données en croisant l'enquête LOFAR, qui capture les longueurs d'onde radio, avec l'enquête MaNGA qui examine les propriétés optiques des galaxies proches. En faisant cela, on a pu rassembler des informations détaillées sur les taux de formation d'étoiles (SFR) et comment ils se rapportent aux émissions radio.

Dans notre analyse, on est revenu sur la relation entre la luminosité radio et la formation d'étoiles. On a trouvé qu'il y a une connexion étroite entre les deux, ce qui nous permet de classer les galaxies comme AGN radio en fonction de leurs émissions radio. On a spécifiquement regardé les galaxies montrant des émissions radio excessives au-delà de ce qui serait attendu de leur taux de formation d'étoiles.

#Résultats clés

Notre analyse a donné plusieurs aperçus importants concernant les AGN radio et leurs galaxies hôtes :

1. Classification des AGN radio : En utilisant nos critères affinés, on a identifié 616 galaxies comme AGN radio. Ce sont des galaxies dont les émissions radio sont significativement plus élevées que ce qui pourrait être expliqué par une formation d'étoiles normale.

2. Propriétés des galaxies hôtes : La plupart des galaxies hôtes de ces AGN radio sont quiescentes, c'est-à-dire qu'elles ne forment pas de nouvelles étoiles à un rythme élevé. Cependant, le degré auquel la formation d'étoiles est supprimée ne semble pas fortement corrélée à la luminosité de l'AGN.

3. Histoire de croissance : Les résultats montrent que les galaxies hôtes des AGN radio tendent à croître plus rapidement qu'un groupe témoin de galaxies n'affichant pas d'émissions radio excessives. Le taux de croissance pour les hôtes AGN était particulièrement prononcé dans les régions internes de ces galaxies.

4. Caractéristiques des lignes d'émission : En examinant les spectres des galaxies, on a noté que les hôtes AGN radio présentaient des caractéristiques excessives dans leurs lignes d'émission, en particulier dans leurs régions nucléaires. Cela suggère une forte interaction entre l'AGN et le Milieu Interstellaire environnant, où les apports d'énergie de l'AGN ionisent le gaz proche.

5. Formation d'étoiles dans les galaxies : Nos résultats ont montré que la formation d'étoiles en cours dans les galaxies était affaiblie dans les zones où un jet radio est détecté. Cela indique que la présence de ces jets pourrait causer des perturbations et potentiellement inhiber la formation d'étoiles dans les régions extérieures de la Galaxie hôte.

#Le milieu interstellaire et les conditions locales

Un aspect vital de notre recherche est de comprendre comment les AGN radio affectent le milieu interstellaire (ISM) autour d'eux. L'ISM est composé de gaz et de poussière dans les galaxies et est l'endroit où la formation d'étoiles se produit. Dans nos observations, on a noté que les jets radio semblent interagir avec ce milieu, entraînant un chauffage et une ionisation, ce qui peut modifier les processus de formation d'étoiles.

En empilant les spectres des hôtes AGN radio et de leurs galaxies témoins, on a pu détecter des différences dans les lignes d'émission. Les lignes d'émission servent d'indice sur les conditions entourant l'AGN, révélant comment les jets influencent leurs environnements voisins.

Nos données ont indiqué que, bien que les jets puissent renforcer l'ionisation dans les régions centrales de la galaxie, ils pourraient également supprimer la formation d'étoiles dans les périphéries. Cela met en évidence un rôle dual des AGN radio, agissant à la fois comme chauffeurs et perturbateurs de l'ISM et de la formation d'étoiles.

#Éteindre et évolution cosmique

Une partie importante de notre étude a impliqué l'examen des processus connus sous le nom d'extinction-quand les galaxies cessent de former des étoiles ou ralentissent considérablement la formation d'étoiles. On suggère que cette extinction pourrait être liée à l'énergie libérée par les AGN radio, mais nos résultats indiquent que l'activité des AGN aujourd'hui ne conduit pas directement à des événements d'extinction passés. Au lieu de cela, il semble que l'extinction se produise indépendamment de l'activité actuelle des AGN.

On a comparé les histoires d'assemblage de masse des galaxies hôtes AGN radio avec celles des galaxies témoins et on a trouvé que les hôtes AGN radio ont tendance à avoir des populations stellaires plus anciennes, indiquant qu'ils ont connu une extinction précoce. Les preuves suggèrent que, bien que les AGN radio puissent aider à maintenir un état quiescent dans les galaxies, ils ne sont pas responsables de l'initiation du processus d'extinction.

#Implications plus larges et recherches futures

Les résultats de notre étude contribuent au discours en cours sur le rôle des AGN dans l'évolution des galaxies. Ils suggèrent un changement dans la vision prédominante des AGN comme agents d'extinction principalement. Au lieu de cela, il semble que les AGN radio concernent davantage le maintien de la quiescence des galaxies plutôt que d'être les catalyseurs de la réduction de la formation d'étoiles.

En avançant, il sera essentiel d'explorer ces connexions davantage. Les avancées continues dans les techniques d'observation et la collecte de données permettront aux chercheurs de mieux comprendre la relation AGN-galaxie. Les études futures axées sur divers domaines de longueurs d'onde, en particulier dans les bandes radio et optiques, amélioreront notre compréhension de la manière dont les environnements galactiques et l'activité des AGN se corrèlent au fil du temps.

#Conclusion

En résumé, cette étude éclaire la relation complexe entre les AGN radio et leurs galaxies hôtes. En utilisant un ensemble de données large et complet, on a identifié des tendances clés dans la manière dont les émissions radio se corrèlent avec la formation d'étoiles, démontrant que les AGN radio résident principalement dans des galaxies massives et quiescentes. De plus, bien qu'ils puissent jouer un rôle dans l'influence de l'ISM, les mécanismes de rétroaction des AGN radio ne rendent pas compte uniquement des processus d'extinction observés dans leurs hôtes. Nos résultats ouvrent la voie à de futures recherches sur l'évolution des galaxies et les impacts nuancés de l'activité des AGN sur leurs environnements environnants.