Sorties de Quasars : Façonner des Galaxies au-delà de l'Atteinte
Les flux sortants alimentés par des quasars influencent l'évolution des galaxies et la formation d'étoiles.
― 6 min lire
Table des matières
- Comprendre les Jets Propulsés par les Quasars
- À Quoi Ressemble un Jet Propulsé par un Quasar ?
- L'Importance de l'Énergie cinétique
- Défis d'Observation
- Le Rôle de la Formation d'Étoiles dans les Jets
- Les Mécanismes Derrière les Jets
- L'Énergétique des Jets
- L'Avenir des Études sur les Quasars
- Conclusion
- Source originale
Les Quasars sont parmi les objets astronomiques les plus puissants de l'univers. Ils sont super brillants et peuvent être observés de très loin. Un aspect clé des quasars, c'est leur effet sur les galaxies qui les accueillent, surtout à travers des jets puissants. Les jets sont des flux de gaz expulsés par un quasar et peuvent façonner l'évolution de la galaxie hôte.
Comprendre les Jets Propulsés par les Quasars
Pour le quasar connu sous le nom de SDSSJ1652+1728, des observations avec du matériel de pointe ont révélé un jet super puissant. Ce quasar est extrêmement rouge et très lumineux, ce qui veut dire qu'il dégage beaucoup d'énergie. On a détecté le jet s'étendant sur plusieurs kiloparsecs (une unité de distance en astronomie) à partir du quasar, se déplaçant à grande vitesse.
Les Outils Utilisés pour les Observations
Le NIRSpec, un spectrographe infrarouge proche à bord du télescope spatial James Webb (JWST), a été essentiel pour étudier ces jets. Cet outil a permis aux scientifiques d'analyser la cinématique, c'est-à-dire les caractéristiques de mouvement, de la lumière émise par le quasar. En examinant des lignes spécifiques de lumière, les chercheurs ont pu déterminer la vitesse et la dynamique du jet.
À Quoi Ressemble un Jet Propulsé par un Quasar ?
L'étude s'est concentrée sur la façon dont le gaz s'éloigne du quasar. Les résultats ont montré que le jet atteignait des distances de plusieurs kiloparsecs et présentait une large gamme de vitesses. L'analyse de la lumière a révélé des composants à grande vitesse, indiquant que le jet était très énergétique.
La Relation entre les Quasars et les Galaxies
Les jets de quasars jouent un rôle crucial dans la vie des galaxies. Ils peuvent influencer la formation d'étoiles en l'encourageant ou en la freinant. Dans le contexte du quasar SDSSJ1652+1728, le jet a été trouvé en train d'impacter le milieu interstellaire (le gaz et la poussière entre les étoiles dans une galaxie). Cette interaction pourrait influencer comment le gaz et la poussière se refroidissent et se condensent pour former de nouvelles étoiles.
Énergie cinétique
L'Importance de l'L'énergie cinétique est clé pour comprendre comment fonctionnent les jets. La quantité d'énergie transportée par le jet peut déterminer son impact sur la galaxie. Pour le quasar étudié, l'énergie venant du jet était suffisante pour provoquer des turbulences dans les zones autour. Ces turbulences peuvent modifier les conditions pour la formation d'étoiles, potentiellement en ralentissant ce processus.
Formation d'Étoiles et Retour d'Information des Quasars
L'énergie émise par les quasars peut soit encourager, soit freiner la formation d'étoiles dans leurs galaxies hôtes. C'est ce qu'on appelle le retour d'information des quasars. Dans le cas de SDSSJ1652+1728, des preuves ont montré que l'énergie émise par le quasar était suffisante pour causer un retour d'information négatif, signifiant qu'il ralentissait probablement les activités de formation d'étoiles dans la galaxie.
Défis d'Observation
Étudier les quasars et leurs jets est difficile à cause de leur distance et de leur luminosité. La lumière du quasar peut se disperser et rendre difficile la distinction des caractéristiques dans la galaxie environnante. Cependant, les capacités du JWST permettent aux scientifiques d'analyser plus efficacement ces interactions complexes.
Rassembler des Données à Multi Longueurs d'Onde
En plus des observations infrarouges, les scientifiques ont rassemblé des données à différentes longueurs d'onde pour mieux comprendre l'environnement du quasar. Ces observations ont montré que le jet du quasar n'est pas juste un simple flux de gaz, mais une structure complexe qui interagit avec le milieu interstellaire de la galaxie de différentes manières.
Le Rôle de la Formation d'Étoiles dans les Jets
Les processus de formation d'étoiles contribuent aussi à la dynamique des jets. Quand des étoiles massives se forment, elles peuvent créer de forts vents qui poussent le gaz loin des zones de formation d'étoiles. Les supernovas des étoiles mourantes peuvent encore renforcer ces jets. Dans certains cas, le retour d'information de la formation d'étoiles peut même rivaliser avec celui du quasar lui-même.
Les Mécanismes Derrière les Jets
Plusieurs mécanismes peuvent entraîner les jets des quasars. L'énergie émise par le quasar peut interagir avec le gaz et la poussière environnants, les poussant loin. Cette interaction peut se produire par la pression de radiation, où la lumière du quasar exerce une force sur les particules, ou à travers des jets, qui sont des flux d'énergie concentrés qui peuvent balayer le matériau environnant.
Impact du Retour d'Information des Quasars
L'énergie libérée par le quasar peut influencer considérablement la formation d'étoiles dans la galaxie hôte. Le jet peut générer des ondes de choc en se déplaçant, impactant le milieu interstellaire. Dans le cas de SDSSJ1652+1728, les découvertes ont montré que l'énergie du jet est capable d'affecter le comportement du gaz à travers de grandes distances dans la galaxie.
L'Énergétique des Jets
Comprendre l'énergétique des jets propulsés par les quasars est essentiel pour saisir leurs effets sur l'évolution des galaxies. Le taux auquel la masse est expulsée et l'énergie transportée par le jet offrent des aperçus sur comment ces processus façonnent les galaxies avec le temps.
Ratio de Flux de Momentum
Le ratio de flux de momentum est une mesure de la force du jet par rapport à la force exercée par la radiation du quasar. Un ratio proche de un suggère que le jet est principalement entraîné par le quasar, renforçant l'idée que ces Sorties peuvent influencer significativement leurs galaxies hôtes.
L'Avenir des Études sur les Quasars
Les observations faites avec le JWST marquent un pas en avant significatif dans notre compréhension des jets propulsés par les quasars et de leur interaction avec les galaxies. À mesure que la technologie avance, les scientifiques pourront explorer ce sujet encore plus en détail. Les observations à venir pourraient éclairer les processus spécifiques impliqués dans ces systèmes dynamiques.
Implications Plus Larges pour l'Astronomie
L'étude des jets propulsés par les quasars a des implications plus larges pour comprendre l'évolution de l'univers. En examinant ces processus, les astronomes peuvent recueillir des informations précieuses sur la formation des galaxies, les taux de formation d'étoiles, et l'interaction complexe entre les trous noirs supermassifs et leurs galaxies hôtes.
Conclusion
Les jets propulsés par les quasars représentent un processus vital dans l'évolution des galaxies massives. La sortie d'énergie élevée des quasars comme SDSSJ1652+1728 influence la dynamique de leurs galaxies hôtes, la formation d'étoiles, et le comportement du gaz. À mesure que nous continuons d'étudier ces objets fascinants, notre connaissance des complexités de l'univers ne pourra que croître, révélant les connexions complexes entre les quasars et les galaxies.
Titre: First results from the JWST Early Release Science Program Q3D: Powerful quasar-driven galactic scale outflow at $z=3$
Résumé: Quasar-driven galactic outflows are a major driver of the evolution of massive galaxies. We report observations of a powerful galactic-scale outflow in a $z=3$ extremely red, intrinsically luminous ($L_{\rm bol}\simeq 5\times 10^{47}$erg s$^{-1}$) quasar SDSSJ1652+1728 with the Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) on board JWST. We analyze the kinematics of rest-frame optical emission lines and identify the quasar-driven outflow extending out to $\sim 10$ kpc from the quasar with a velocity offset of ($v_{r}=\pm 500$ km s$^{-1}$) and high velocity dispersion (FWHM$=700-2400$ km s$^{-1}$). Due to JWST's unprecedented surface brightness sensitivity in the near-infrared -- we unambiguously show that the powerful high velocity outflow in an extremely red quasar (ERQ) encompasses a large swath of the host galaxy's interstellar medium (ISM). Using the kinematics and dynamics of optical emission lines, we estimate the mass outflow rate -- in the warm ionized phase alone -- to be at least $2300\pm1400$ $M_{\odot}$ yr$^{-1}$. We measure a momentum flux ratio between the outflow and the quasar accretion disk of $\sim$1 on kpc scale, indicating that the outflow was likely driven in a relatively high ($>10^{23}$cm$^{-2}$) column density environment through radiation pressure on dust grains. We find a coupling efficiency between the bolometric luminosity of the quasar and the outflow of 0.1$\%$, matching the theoretical prediction of the minimum coupling efficiency necessary for negative quasar feedback. The outflow has sufficient energetics to drive the observed turbulence seen in shocked regions of the quasar host galaxy, likely directly responsible for prolonging the time it takes for gas to cool efficiently.
Auteurs: Andrey Vayner, Nadia L. Zakamska, Yuzo Ishikawa, Swetha Sankar, Dominika Wylezalek, David S. N. Rupke, Sylvain Veilleux, Caroline Bertemes, Jorge K. Barrera-Ballesteros, Hsiao-Wen Chen, Nadiia Diachenko, Andy D. Goulding, Jenny E. Greene, Kevin N. Hainline, Fred Hamann, Timothy Heckman, Sean D. Johnson, Hui Xian Grace Lim, Weizhe Liu, Dieter Lutz, Nora Lutzgendorf, Vincenzo Mainieri, Ryan McCrory, Grey Murphree, Nicole P. H. Nesvadba, Patrick Ogle, Eckhard Sturm, Lillian Whitesell
Dernière mise à jour: 2023-07-25 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2307.13751
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.13751
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
Merci à arxiv pour l'utilisation de son interopérabilité en libre accès.