Éruption de rayons gamma 171205A : Un hôte spiral unique

Les sursauts gamma (GRBs) sont les explosions les plus brillantes de l'univers, provoquées par l'effondrement d'étoiles massives. Les forces gravitationnelles font que ces étoiles émettent des faisceaux de rayons gamma, détectables sur de grandes distances. La plupart des GRBs se produisent dans de petites galaxies avec une formation d'étoiles active, mais l'hôte du GRB 171205A est une galaxie d'un autre type. Ce long GRB a été détecté le 5 décembre 2017, et sa Galaxie hôte est une spirale à grand design.

#La Galaxie Hôte

L'hôte du GRB 171205A est une galaxie spirale inhabituelle qui se distingue par sa structure et sa taille. D'autres hôtes typiques pour les longs GRBs sont souvent des petites galaxies irrégulières avec une faible masse et une faible métallivité. La galaxie qui héberge le GRB 171205A est une galaxie spirale barrée, ce qui signifie qu'elle a une caractéristique centrale en forme de barre et des bras spiraux qui s'étendent vers l'extérieur. Ça en fait une trouvaille rare parmi les hôtes de GRB.

Les astronomes ont mené des études approfondies de l'hôte pour en apprendre davantage sur ses propriétés. En utilisant différents types d'observations, ils ont rassemblé des informations sur les étoiles, le gaz et les activités de formation d'étoiles dans la galaxie.

#Qu'est-ce qu'une Spirale à Grand Design ?

Les spirales à grand design se caractérisent par des bras spiraux bien définis et proéminents. Ces bras sont formés par les effets gravitationnels des étoiles et du gaz dans la galaxie. Dans le cas de l'hôte du GRB 171205A, la galaxie affiche des bras spiraux clairs qui sont denses en régions de formation d'étoiles.

En examinant toute la galaxie, les astronomes ont constaté que la formation d'étoiles est concentrée dans des zones spécifiques, en particulier les bras spiraux et les extrémités de la barre centrale. Cette concentration indique probablement une histoire de formation d'étoiles qui s'est produite au fil du temps.

#L'emplacement Spécifique du GRB

L'événement GRB lui-même s'est produit dans une petite zone de formation d'étoiles située dans l'un des bras spiraux de la galaxie. Il est situé à environ 8 kiloparsecs (environ 26 000 années-lumière) du centre de la galaxie. La région de formation d'étoiles a des propriétés spécifiques qui la distinguent des autres zones de la galaxie.

Ici, la métallivité, qui fait référence à la quantité d'éléments lourds dans le gaz, est d'environ la moitié de ce qu'on trouve dans notre Soleil. C'est un peu plus bas que la moyenne pour des distances similaires du centre de la galaxie. De plus, cette région de formation d'étoiles fait partie des 10 % supérieurs en termes de taux de formation d'étoiles, ce qui signifie qu'elle est assez active.

#Formation d'Étoiles dans la Galaxie Hôte

L'activité de formation de nouvelles étoiles dans les galaxies est généralement vue comme un signe de bonne santé dans une galaxie. Dans le cas de l'hôte du GRB 171205A, la plupart de la formation d'étoiles se produit dans plusieurs zones spécifiques, espacées de 5 à 7 kiloparsecs du centre. La région où le GRB a eu lieu a un taux de formation d'étoiles spécifique particulièrement élevé.

Les jeunes étoiles, qui contribuent à la lumière vue depuis la région, indiquent qu'une récente formation d'étoiles a eu lieu. La population stellaire dans la zone autour du GRB semble être très jeune, certaines étoiles n'ayant qu'environ 5 millions d'années.

#Le Gaz et sa Composition

En plus des étoiles, le gaz dans la galaxie joue un rôle crucial dans la formation d'étoiles. Dans les zones brillantes des régions de formation d'étoiles, les nuages de gaz peuvent s'effondrer sous leur propre gravité pour former de nouvelles étoiles. Des études ont montré que la galaxie a une diminution lisse de la métallivité à mesure qu'on s'éloigne du centre.

Cette tendance indique qu'à mesure qu'on s'éloigne du centre, la quantité d'éléments lourds disponibles pour la formation d'étoiles diminue, ce qui est typique des Galaxies spirales. Le site spécifique du GRB présente seulement des variations mineures par rapport à cette tendance.

#Techniques d’Observation Utilisées

Pour rassembler des données sur la galaxie hôte, les astronomes ont utilisé une variété de télescopes et de techniques. Certains des équipements utilisés incluent la spectroscopie de champ intégré et l'imagerie du télescope spatial Hubble (HST). L'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a également été utilisé pour observer le gaz monoxyde de carbone dans la galaxie. Cette approche multifacette a permis aux chercheurs de créer une vue détaillée de la galaxie et de ses propriétés.

#Observations Clés

#Imagerie du Télescope Spatial Hubble

Le HST a fourni des images cruciales qui ont aidé les scientifiques à comprendre la forme et la structure de la galaxie. Les observations faites avec le HST à différents moments ont révélé comment la galaxie a changé, surtout après l'explosion du GRB.

Ces images ont confirmé que le site du GRB coïncidait avec une région de formation d'étoiles dans la galaxie, suggérant une forte connexion entre les deux.

#Spectroscopie de Champ Intégré

La spectroscopie de champ intégré a été utilisée pour rassembler des données spectroscopiques détaillées. Cette technique permet de capturer simultanément des informations spatiales et spectrales. Le cube de données résultant a montré comment la lumière provenant de différentes parties de la galaxie était affectée par les étoiles et le gaz à l'intérieur.

#Observations ALMA

ALMA a été utilisé pour observer les émissions de gaz moléculaire, spécifiquement le monoxyde de carbone. Ces données ont fourni des aperçus sur la composition et la distribution du gaz dans la galaxie. Observer le gaz moléculaire est crucial car cela indique où de nouvelles étoiles sont susceptibles de se former.

#Distribution du Gaz et sa Pertinence

La distribution du gaz dans une galaxie est essentielle pour comprendre sa capacité à former de nouvelles étoiles. Dans l'hôte du GRB 171205A, le gaz ne suit pas le même motif lisse vu dans d'autres galaxies. Au lieu de cela, il montre des irrégularités qui suggèrent des interactions avec des galaxies voisines.

#Observations de Gaz H i

Les observations du gaz hydrogène neutre (H i) ont indiqué une distribution asymétrique autour de la galaxie. Cela peut impliquer qu'il y a eu des interactions passées entre les galaxies, entraînant un flux de gaz accru vers l'hôte.

Malgré la distance entre l'hôte du GRB et sa galaxie compagne la plus proche, il est possible que des interactions gravitationnelles passées aient influencé les activités de formation d'étoiles actuelles au sein de l'hôte.

#Comparer le GRB et son Hôte

En comparant le site du GRB au reste de la galaxie, il devient clair que l'emplacement du GRB a des caractéristiques ressemblant à celles d'une région de formation d'étoiles très active mais n'est pas particulièrement unique par rapport aux autres de la galaxie. Certaines autres régions de la même galaxie présentent également des conditions similaires.

Le site du GRB est notable pour avoir une population stellaire très jeune, mais d'autres zones de la galaxie montrent des qualités similaires. Cela suggère que les conditions nécessaires pour former un GRB peuvent ne pas être aussi rares ou uniques qu'on le pensait auparavant.

#Le Rôle de la Métallivité

La métallivité fait référence à l'abondance d'éléments plus lourds que l'hélium dans le gaz d'une galaxie. Dans le contexte de la galaxie hôte du GRB 171205A, la métallivité était mesurée comme étant inférieure à celle trouvée dans beaucoup d'autres galaxies. Une métallivité plus faible est généralement associée à une formation d'étoiles plus efficace.

Cette observation est cruciale car beaucoup de théories suggèrent qu'une haute métallivité peut freiner la formation de GRBs. Les résultats concernant la métallivité dans l'hôte du GRB 171205A s'inscrivent bien dans la compréhension générale des conditions qui favorisent la formation de GRB.

#Comprendre les Déclencheurs de la Formation d'Étoiles

La nature de la formation d'étoiles dans les galaxies peut être influencée par divers facteurs, y compris la dynamique du gaz et les interactions avec d'autres galaxies. Les observations du GRB 171205A ont conduit les scientifiques à réévaluer les circonstances entourant les événements GRB.

#Dynamique du Gaz

L'étude des flux et des distributions de gaz dans la galaxie a révélé que les gaz ionisés et moléculaires montraient des comportements réguliers indicatifs de dynamiques fluides. C'est important car un mouvement régulier du gaz peut faciliter la formation d'étoiles.

#Interactions avec des Galaxies Compagnes

L'hôte du GRB 171205A fait partie d'un petit groupe de galaxies, avec une autre galaxie spirale à proximité. Même si la distance entre ces galaxies est substantielle, des interactions passées pourraient avoir créé des conditions favorisant les activités de formation d'étoiles actuelles.

Cependant, sur la base des observations actuelles, il semble qu'il n'y ait pas de preuves directes d'interactions récentes influençant l'emplacement et la formation du GRB.

#Conclusions

L'étude approfondie réalisée sur le GRB 171205A et sa galaxie hôte fournit des aperçus précieux sur les conditions qui peuvent favoriser les événements GRB. La rareté de ce type d'hôte particulier, combinée aux vastes données multi-longueurs d'onde collectées, souligne la diversité des galaxies dans l'univers.

La recherche a mis en lumière que les longs GRBs peuvent se produire dans une variété d'environnements, y compris des galaxies spirales bien structurées. De plus, l'étude a révélé que les caractéristiques au site du GRB jouent un rôle crucial dans la formation d'étoiles et le potentiel d'un GRB à se produire.

Alors que la science continue d'avancer et que de plus en plus de données deviennent disponibles, les connaissances entourant les GRBs et leurs environnements hôtes continueront de croître, ouvrant la voie à une compréhension plus profonde de ces phénomènes cosmiques extraordinaires.

#Directions Futures

Pour l'avenir, d'autres études sont essentielles pour élargir la compréhension des GRBs, de leurs origines et de la façon dont ils se rapportent à leurs galaxies hôtes. Des observations continues, en se concentrant particulièrement sur des redshift plus élevés, enrichiront le pool de données existant, permettant des comparaisons et des analyses plus complètes.

En plongeant plus profondément dans les divers facteurs influençant la formation d'étoiles et les GRBs, les scientifiques espèrent découvrir encore plus sur les événements les plus énergétiques de l'univers.