L'impact des trous noirs sur la formation des étoiles

On regarde comment les trous noirs au centre des Galaxies influencent la formation d'étoiles dans les galaxies qui brillent fort en X-rays. Cette étude utilise des données d'un sondage spécialisé appelé miniJPAS, qui est un avant-goût d'un projet futur beaucoup plus grand connu sous le nom de J-PAS. Notre échantillon comprend 32 galaxies avec des trous noirs actifs, identifiés par des émissions en X, et on les compare aussi à 71 autres galaxies qui forment des étoiles mais n'ont pas de trous noirs actifs.

#Ce qu’on a fait

Pour en savoir plus sur les propriétés des deux groupes de galaxies, on a utilisé un outil appelé CIGALE pour analyser les données lumineuses de plusieurs filtres. Nos résultats montrent que les galaxies avec des trous noirs sont souvent plus massives que celles qui ne font que former des étoiles. Quand on a regardé de près les taux de formation d'étoiles dans des galaxies de masse similaire, on n'a pas remarqué de grosses différences. Ça suggère que la présence d'un trou noir actif ne change pas beaucoup la formation d'étoiles dans la galaxie.

Cependant, en examinant comment la formation d'étoiles se produit au sein des galaxies, on a trouvé quelque chose de différent. Les galaxies avec des trous noirs avaient une formation d'étoiles plus concentrée vers le centre, tandis que les galaxies en formation d'étoiles ne montraient pas ce schéma. Fait intéressant, on a remarqué que le taux de formation d'étoiles diminuait près du centre des galaxies avec des trous noirs et augmentait plus loin, ce qui est l'opposé de la tendance qu'on a vue dans les galaxies en formation d'étoiles.

En plus, on a regardé comment la forme des galaxies influence les taux de formation d'étoiles dans les deux groupes. On a classé les galaxies en différents types selon leur forme et on a trouvé des schémas distincts. Par exemple, dans les galaxies en forme de disque, celles avec des trous noirs avaient un taux de formation d'étoiles différent par rapport aux galaxies en formation d'étoiles. Dans les galaxies dominées par le renflement, les deux types montraient des propriétés similaires.

#Résultats clés

1. Masse des galaxies : Les galaxies avec des trous noirs actifs sont généralement plus massives que celles qui ne forment que des étoiles.

2. Taux de formation d'étoiles : Il y a peu de différence dans les taux de formation d'étoiles quand on compare des galaxies de masse similaire, ce qui indique que les trous noirs ne freinent pas significativement la formation d'étoiles dans l'ensemble.

3. Distribution radiale : Dans les galaxies avec des trous noirs, la formation d'étoiles diminue près du centre mais augmente dans les régions extérieures, ce qui suggère une relation complexe entre les trous noirs et la formation d'étoiles.

4. Forme galactique : Différents types de galaxies montrent des schémas variés de taux de formation d'étoiles selon leur forme, avec des galaxies dominées par le disque se comportant différemment de celles dominées par le renflement.

#Contexte

Les noyaux actifs de galaxies (AGN) sont des régions incroyablement brillantes trouvées dans certaines galaxies, alimentées par du gaz tombant dans des trous noirs supermassifs. Des études précédentes ont suggéré qu'il y a des liens forts entre la masse de ces trous noirs et les caractéristiques de leurs galaxies hôtes. Les interactions entre les trous noirs et leurs galaxies peuvent fournir des informations sur comment les galaxies grandissent et évoluent.

Bien qu'on sache que des trous noirs supermassifs existent au centre des galaxies massives, les processus menant à leurs états actifs, connus sous le nom d'AGN, sont encore à l'étude. Des fusions majeures entre galaxies ont été suggérées comme une façon pour que les trous noirs deviennent actifs. Cependant, des études plus récentes indiquent que d'autres facteurs, comme des fusions mineures ou des processus internes, pourraient aussi jouer des rôles essentiels.

Comprendre comment les AGN affectent leurs galaxies, en particulier en ce qui concerne la formation d'étoiles, a conduit à des conclusions variées. Certains chercheurs soutiennent que les trous noirs suppriment la formation d'étoiles, tandis que d'autres découvrent que la formation d'étoiles peut en fait augmenter dans les galaxies avec AGN.

L'impact des AGN sur leurs galaxies hôtes peut aussi dépendre des formes de ces galaxies. La plupart des AGN se trouvent dans des galaxies dominées par le renflement, tandis qu'une fraction plus petite est observée dans des galaxies dominées par le disque, ce qui soulève des questions sur le rôle de la morphologie galactique dans la relation entre les AGN et la formation d'étoiles.

#Notre approche

Dans cette étude, on a utilisé le sondage miniJPAS, qui couvre une zone spécifique du ciel et est équipé de filtres optiques avancés pour rassembler des données lumineuses détaillées des galaxies. Le sondage nous permet de dériver des taux de formation d'étoiles et d'autres propriétés des galaxies en observant leur lumière à différentes longueurs d'onde.

En analysant les données, on peut séparer la lumière provenant des trous noirs de celle émise par les étoiles dans les galaxies. Cette séparation est cruciale car les AGN peuvent dominer la lumière dans la plage optique, rendant difficile de discerner les propriétés sous-jacentes des galaxies hôtes.

On a identifié les galaxies qui émettent des X grâce aux données des télescopes spatiaux Chandra et XMM-Newton pour sélectionner notre échantillon d'AGN. Un échantillon témoin de galaxies en formation d'étoiles a été soigneusement assemblé pour fournir une base de comparaison.

#Sélection de l'échantillon

#Données du sondage miniJPAS

Le sondage miniJPAS sert d'avant-goût pour le projet à venir J-PAS, utilisant un télescope de 2,5 mètres avec une grande caméra capable de capturer des images sur une large zone avec un haut niveau de détail. Les données de miniJPAS incluent une variété de filtres optiques, ce qui nous aide à rassembler une vue complète de la lumière émise par les galaxies.

À partir du catalogue miniJPAS, on a sélectionné des galaxies avec des magnitudes r-band brillantes pour garantir des données de bonne qualité. Les galaxies ont ensuite été classées en fonction de leur activité en X ou de leur pure formation d'étoiles.

#Données Chandra et XMM-Newton

Les X sont un moyen clé pour identifier les AGN car ils ne sont pas influencés par la lumière des étoiles dans les galaxies hôtes. Les télescopes Chandra et XMM-Newton ont précédemment étudié la même zone du ciel couverte par miniJPAS, fournissant des données X pour aider à identifier les AGN.

On a fait un croisement des sources X des deux télescopes pour trouver les galaxies qui correspondaient à nos critères. Après avoir éliminé les données problématiques, on a obtenu un échantillon de 32 galaxies actives ainsi qu'un échantillon témoin de 71 galaxies en formation d'étoiles.

#Méthodologie

#Analyser les données

Pour analyser les propriétés des galaxies hôtes des AGN et du groupe témoin, on a utilisé un programme appelé CIGALE. Cet outil nous aide à ajuster les données lumineuses pour dériver des caractéristiques importantes, comme la masse des étoiles et le taux de formation d'étoiles.

#Enlever la lumière des AGN

Un défi dans l'étude des AGN est de séparer la lumière émise par le trou noir de celle produite par les étoiles dans la galaxie. On a utilisé une technique de modélisation qui nous permet de créer une image composite incluant des composants séparés pour le disque de la galaxie, le renflement, et l'AGN lui-même.

En utilisant cette méthode, on peut estimer combien de lumière provient de l'AGN et l'enlever de notre analyse pour se concentrer sur les propriétés de formation d'étoiles de la galaxie hôte.

#Analyse radiale

Pour obtenir des informations sur la façon dont la formation d'étoiles varie dans chaque galaxie, on les a divisées en régions concentriques et on a analysé les caractéristiques de chaque région séparément. Cette approche révèle comment les taux de formation d'étoiles changent du centre de la galaxie jusqu'à ses bords extérieurs.

#Résultats

#Propriétés globales des galaxies

Globalement, on a trouvé que les galaxies avec des trous noirs actifs ont une masse moyenne plus élevée que celles sans. Cependant, quand on a regardé les taux de formation d'étoiles totaux, les deux groupes montraient des caractéristiques similaires, en particulier dans des échantillons de masse appariée.

Dans nos comparaisons de taux de formation d'étoiles, on a observé que les galaxies avec des trous noirs montraient en fait des variations dans leur distribution de formation d'étoiles. Ça suggère que, même si globalement la présence d'un trou noir ne modifie pas le taux de formation d'étoiles, la distribution de cette formation peut être affectée.

#Profils radiaux

En examinant comment les taux de formation d'étoiles changent à travers différentes régions des galaxies, les deux groupes ont montré des comportements contrastés. Dans les galaxies avec des trous noirs actifs, il y avait une baisse notable des taux de formation d'étoiles près du centre, mais une augmentation dans les régions extérieures.

Ce schéma n'était pas présent dans les galaxies en formation d'étoiles, qui montraient une baisse plus constante des taux de formation d'étoiles à mesure qu'on s'éloignait du centre. Cette découverte met en lumière une interaction unique entre le trou noir et les régions environnantes en formation d'étoiles, suggérant que les AGN pourraient apaiser la formation d'étoiles dans les centres des galaxies tout en la favorisant dans les régions extérieures.

#Influence morphologique

On a catégorisé les galaxies en fonction de leurs formes, ce qui peut influencer leurs schémas de formation d'étoiles. Par exemple, les galaxies dominées par le disque avec des trous noirs montraient un schéma de taux de formation d'étoiles plat dans leurs régions les plus internes, tandis que les galaxies en formation d'étoiles montraient une baisse constante.

Dans les galaxies dominées par le renflement, on a trouvé que les deux types de galaxies affichaient des caractéristiques de formation d'étoiles similaires, indiquant encore que l'influence des AGN peut varier considérablement selon la morphologie de la galaxie.

#Discussion

Notre étude met en lumière la relation complexe entre les trous noirs et la formation d'étoiles dans les galaxies. Bien que les trous noirs ne semblent généralement pas réprimer les taux globaux de formation d'étoiles dans leurs galaxies hôtes, ils semblent influencer de manière significative la distribution spatiale de la formation d'étoiles.

Les différences observées entre les galaxies avec des trous noirs et celles qui ne forment que des étoiles suggèrent que les AGN pourraient être responsables de chauffer le gaz dans leurs régions centrales, empêchant la formation de nouvelles étoiles. Pendant ce temps, le gaz dans les parties extérieures reste non affecté, menant à une formation d'étoiles accrue là-bas.

#Travaux futurs

À l'avenir, des échantillons plus larges et des données plus étendues des sondages en cours et futurs, comme le projet principal J-PAS, fourniront une compréhension plus complète de la relation entre les trous noirs et leurs galaxies hôtes.

En étudiant une gamme plus large de galaxies, y compris celles à différentes distances et luminosités, on peut mieux comprendre les mécanismes en jeu et comment ils affectent l'évolution des galaxies au fil du temps.

En conclusion, bien que nos découvertes actuelles offrent des perspectives précieuses, d'autres recherches sont nécessaires pour explorer le rôle des trous noirs dans la régulation de la formation d'étoiles à la fois sur des échelles globales et locales dans l'univers.