Enquêter sur le mystère des petits points rouges

Les chercheurs ont récemment identifié un groupe répandu de petits objets cosmiques appelés "Petits points rouges" (LRDs). Ces objets sont classés en fonction de leur lumière rouge et de leur forme compacte. On pense qu'ils apparaissent rouges à cause de la Poussière, qui pourrait se trouver dans ou autour de Galaxies actives ou dans l'espace entre les étoiles dans les galaxies. Cependant, des preuves directes de poussière dans ces objets n'ont pas encore été trouvées.

Dans une étude impliquant 675 LRDs, les scientifiques ont donné des estimations approximatives des propriétés de la poussière au sein de ce groupe. Ils estiment que la quantité moyenne de poussière dans ces objets est relativement faible, et qu'ils présentent des niveaux de luminosité et de chaleur spécifiques. Fait intéressant, la lumière de ces objets semble atteindre un pic autour d'une température de 100 K, que la chaleur provienne des centres de galaxies actives ou de la formation d'étoiles.

Les prévisions suggèrent que les LRDs émettent des signaux beaucoup plus faibles dans la plage submillimétrique par rapport à ce que les observations actuelles ont mesuré. Si la lumière des LRDs provient principalement des étoiles, la quantité de lumière stellaire par rapport à la poussière est beaucoup plus élevée que ce qu'on pourrait normalement attendre. Cela soulève des questions sur les masses estimées des étoiles dans ces objets. Bien qu'il y ait beaucoup de LRDs dans l'univers, ils contribuent très peu à la poussière cosmique totale présente.

Au cours des premières années de leur étude, les chercheurs ont noté la fréquence surprenante de ces petits points rouges compacts. Ils ont des couleurs rouges distinctes et présentent souvent une légère teinte bleue dans la lumière ultraviolette. Cela crée une forme spécifique dans leur courbe de lumière, appelée distribution d'énergie spectrale en forme de 'V'. L'occurrence des LRDs est courante à certaines époques, représentant un petit pourcentage des galaxies d'époques cosmiques antérieures. Cependant, des objets similaires, rouges et compacts, ne semblent pas exister dans l'univers proche ou sont extrêmement rares.

Les premières observations de ces objets ont montré que la plupart des LRDs ont des émissions lumineuses larges, notamment dans les lignes d'hydrogène, indiquant qu'ils ont des centres actifs typiques de galaxies brillantes et actives. De telles caractéristiques sont généralement observées aux côtés de la lumière bleue provenant de la région où la matière tombe dans des trous noirs, créant une relation directe entre les deux émissions. Cependant, la couleur rouge des LRDs suggère qu'ils sont obscurcis par la poussière, présentant un conflit pour comprendre leur nature.

La présence d'une poussière significative affecte la luminosité réelle de ces objets. Si la poussière bloque une partie de la lumière, la luminosité réelle pourrait être plus élevée que ce qu'on observe. Cela a des implications pour les théories sur la formation des premiers trous noirs massifs et des galaxies environnantes. Il est essentiel de comprendre ce qui cause exactement la lumière des LRDs : est-ce la chaleur d'un trou noir ou la lumière des étoiles dans la galaxie ? De plus, il est crucial de savoir où se trouve la poussière : est-ce dans des régions chaudes près d'un trou noir ou répartie à travers la galaxie ?

Répondre à ces questions est important pour comprendre la haute densité des LRDs. Si la lumière provient principalement des trous noirs, cela suggère qu'il y a beaucoup plus de trous noirs supermassifs que ce qu'on pensait auparavant. À l'inverse, si les étoiles influencent fortement la lumière, cela pourrait indiquer que nous sommes proches des limites de la formation d'étoiles compte tenu des conditions de l'univers.

Bien que les émissions larges indiquent la présence de centres de galaxies actives, il y a des signes que la lumière globale pourrait ne pas provenir de ces centres. Dans de nombreux cas, les LRDs manquent des fortes émissions de poussière chaude que l'on s'attendrait normalement, même dans des systèmes plus brillants. Les mesures actuelles suggèrent que les LRDs montrent des émissions plates à certaines longueurs d'onde lumineuses, indiquant qu'ils pourraient ne pas avoir la poussière observée dans les centres de galaxies actives.

Si la poussière responsable de la variation de la lumière des LRDs n'est pas extrêmement chaude, alors elle existe probablement dans des régions plus froides des galaxies, possiblement à des températures autour de 30 K. En utilisant les propriétés des LRDs, les scientifiques peuvent estimer des caractéristiques de poussière telles que la masse, la luminosité et la température.

La recherche s'appuie sur deux échantillons principaux de LRDs. Le premier échantillon provient de grandes études astronomiques, où des couleurs spécifiques ont été choisies pour identifier les LRDs. Le deuxième échantillon provient d'une autre enquête avec des choix de couleurs plus stricts, produisant un total de 675 LRDs facilement identifiables. Chaque échantillon a différentes caractéristiques, telles que le décalage vers le rouge et les profils de couleur, ce qui peut influencer la manière dont ils sont étudiés.

L'étude de ces échantillons permet aux chercheurs d'estimer les propriétés de la poussière des LRDs. Ils utilisent une combinaison de lumière observée provenant des LRDs, y compris tout assombrissement causé par la poussière, pour déterminer l'étendue de la poussière dans ces objets. En appliquant des relations établies entre la lumière et la poussière, ils peuvent faire des estimations approximatives de leur masse de poussière, de leur luminosité et de leur température.

À partir des données, les chercheurs visent à comprendre les propriétés de la poussière de la population de LRDs. Bien qu'aucun n'ait été trouvé directement par leur poussière émise, les objectifs sont de gagner en compréhension à travers ce qui a été observé. La lumière observée donne une idée de la quantité de poussière et de gaz pouvant exister dans ces systèmes.

Pour déterminer les masses totales de poussière, les chercheurs supposent que la poussière absorbe la lumière dans les mêmes régions que les étoiles. Cela pourrait signifier que les positions de la poussière s'alignent avec les endroits où la lumière est observée de manière plus lumineuse. Des tests contre des galaxies connues ayant de la poussière mesurable soutiennent cette hypothèse.

Une fois les masses de poussière obtenues, les chercheurs estiment également la luminosité totale de la poussière. Cela se réfère à la lumière qui a été absorbée et réémise à des longueurs d'onde plus longues. En considérant combien de lumière est absorbée et comment cela réécrit le budget énergétique, les scientifiques peuvent créer des estimations de la luminosité cumulée de la poussière.

Dans cette recherche, les scientifiques ont également examiné combien de lumière stellaire est obscurcie par rapport à ce qui peut être vue. Cela implique de prendre en compte comment les taux de formation d'étoiles se rapportent à la poussière présente. L'objectif est de croiser combien de poussière et combien d'étoiles pourraient être dans ces galaxies.

En combinant ces résultats, les chercheurs ont constaté qu'en moyenne, les LRDs possèdent de petites quantités de poussière. Cela signifie que bien qu'il y ait de nombreux LRDs, ils ne contribuent pas de manière significative à la poussière totale trouvée dans l'univers.

Les LRDs présentent une signature lumineuse plus chaude par rapport à ce que l'on trouverait typiquement dans des modèles de poussière standards, ce qui implique que les conditions dans ces galaxies sont uniques. Les résultats montrent que la poussière chaude observée dans les LRDs est cohérente avec la formation d'étoiles se produisant à petite échelle, ce qui signifie que ces petits objets ont des températures plus élevées comparées à la poussière cosmique typique.

La poussière observée dans ces LRDs semble similaire à celle d'autres types de galaxies, comme les galaxies en formation d'étoiles et les centres de galaxies actives. Malgré leurs plus petites masses de poussière, leur haute densité suggère qu'elles forment une partie significative du contenu en poussière de l'univers primitif, même si elles ne contribuent pas beaucoup en général au budget de poussière cosmique.

Les découvertes actuelles indiquent que les LRDs ne représentent qu'une petite fraction de la poussière cosmique totale. La contribution beaucoup plus importante provient de galaxies plus rares mais plus massives chargées de poussière, souvent appelées galaxies en formation d'étoiles poussiéreuses (DSFGs).

En résumé, des études récentes ont fourni une image plus claire des soi-disant petits points rouges, montrant que bien qu'ils soient nombreux, ils contribuent très peu à la poussière cosmique globale. Alors que les chercheurs continuent d'enquêter, ils espèrent approfondir la compréhension de la manière dont ces objets s'intègrent dans le tableau plus large de l'évolution et de la formation cosmiques.