Les dynamiques de l'arrêt de la formation d'étoiles dans les galaxies

Les galaxies sont d'énormes structures composées d'étoiles, de gaz, de poussière et de matière noire. Elles existent sous différentes formes et tailles, et un aspect clé de leur évolution est la formation d'étoiles. Avec le temps, beaucoup de galaxies cessent de former de nouvelles étoiles, un processus qu'on appelle l'extinction de la formation stellaire. Comprendre comment cela se passe est super important pour étudier l'évolution des galaxies.

#Le Rôle de la Cinématique dans les Galaxies

La cinématique se réfère au mouvement des objets. Dans les galaxies, le mouvement des étoiles et du gaz peut être décrit par des termes comme la vitesse et la dispersion. Quand les étoiles d'une galaxie se déplacent de manière aléatoire, on considère qu'elle est dynamiquement chaude. Cette randomisation du mouvement est mesurée avec quelque chose appelé Dispersion de Vitesse. En revanche, si les étoiles se déplacent dans des chemins plus ordonnés, comme dans un disque en rotation, la galaxie est considérée comme dynamiquement froide.

#Classification des Galaxies

Les astronomes classifient les galaxies en fonction de leur activité de formation d'étoiles. Ces classifications aident les scientifiques à identifier leur état évolutif :

1. Galaxies Complètement Éteintes (FQGs) : Ces galaxies ont presque arrêté de former des étoiles.
2. Galaxies Partiellement Éteintes (PQGs) : Ces galaxies sont en train d'arrêter de former des étoiles mais ont encore quelques zones de formation d'étoiles.
3. Galaxies Complètement Actives (FSGs) : Ces galaxies forment activement de nouvelles étoiles.

En étudiant ces catégories, les astronomes peuvent comprendre les processus qui motivent l'évolution des galaxies.

#Données et Techniques d'Observation

Pour étudier les galaxies, les astronomes utilisent des données provenant de grandes enquêtes qui collectent des informations sur un nombre énorme de galaxies. L'une de ces enquêtes est le projet Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA), qui fournit des spectres détaillés des galaxies. Ces données permettent aux chercheurs d'analyser les propriétés et les comportements des galaxies.

Grâce aux observations, les chercheurs peuvent mesurer des propriétés galactiques clés, comme :

• Dispersion de Vitesse : À quelle vitesse les étoiles se déplacent en moyenne et combien leurs vitesses varient.
• D4000 : C'est une mesure de l'âge des étoiles dans une galaxie, basée sur la lumière qu'elle émet à différentes longueurs d'onde.

Avec ces mesures, les scientifiques peuvent catégoriser les galaxies et analyser leur activité de formation d'étoiles.

#La Connexion Entre Dynamique et Formation d'Étoiles

Une découverte intéressante dans l'étude des galaxies est que leur état dynamique-qu'il soit chaud ou froid-est lié à leur activité de formation d'étoiles. Dans les galaxies dynamiquement chaudes, la formation d'étoiles est souvent éteinte. Les chercheurs observent que les FQGs, qui ne forment plus d'étoiles, tendent à avoir une haute dispersion de vitesse, indiquant qu'elles sont dynamiquement chaudes.

À l'inverse, les galaxies qui forment activement des étoiles sont généralement dynamiquement froides, montrant une dispersion de vitesse plus faible. Cette relation suggère que la dynamique interne d'une galaxie joue un rôle crucial dans la détermination de sa capacité à continuer de former des étoiles ou à subir une extinction.

#Le Diagramme à Deux Dimensions

Pour illustrer la connexion entre la formation d'étoiles et l'état dynamique, les scientifiques utilisent souvent un diagramme à deux dimensions. Dans ce diagramme, la dispersion de vitesse interne mise à l'échelle est tracée contre la dispersion de vitesse extérieure mise à l'échelle dans les parties extérieures de la galaxie. L'agencement des galaxies dans ce diagramme fournit des aperçus sur leurs voies évolutives.

Dans cette visualisation, trois groupes sont observés :

1. FQGs : Trouvées dans une zone concentrée, indiquant qu'elles sont dynamiquement chaudes et éteintes.
2. PQGs : Éparpillées, suggérant qu'elles ont des degrés variés d'activité de formation d'étoiles et d'états dynamiques.
3. FSGs : Également éparpillées mais dans une zone différente, montrant qu'elles forment activement des étoiles et sont dynamiquement froides.

Comprendre ces groupes aide les astronomes à déterminer comment les galaxies passent d'un état de formation d'étoiles à un autre.

#L'Évolution des Galaxies

L'évolution des galaxies implique des processus qui peuvent changer leur dynamique interne et leurs activités de formation d'étoiles. Voici quelques mécanismes clés impliqués dans l'évolution des galaxies :

#Fusions et Interactions

Les galaxies peuvent fusionner entre elles ou interagir par des rencontres rapprochées. Ces événements peuvent entraîner un réchauffement dynamique, rendant les galaxies dynamiquement chaudes. Lorsqu'une galaxie fusionne, sa structure peut changer considérablement, menant à une extinction de la formation d'étoiles. Les effets de ces interactions sont souvent complexes, produisant à la fois une activité de formation rapide et des processus d'extinction.

#Processus Séculaires

Les processus séculaires se réfèrent aux changements graduels de la structure d'une galaxie au fil du temps, comme la formation de barres à l'intérieur des galaxies. Les barres peuvent diriger le gaz vers le centre, augmentant la formation d'étoiles dans ces régions. Cependant, si suffisamment de gaz s'accumule, le retour d'énergie des nouvelles étoiles peut mener à une extinction. Cela est souvent un processus plus lent par rapport aux fusions.

#Trous Noirs Centraux

Les trous noirs supermassifs (SMBHs) se trouvent dans les centres de la plupart des galaxies. Leur croissance est étroitement liée à l'extinction de la formation d'étoiles. Lorsque le gaz tombe dans un trou noir, il libère de l'énergie qui peut chauffer le gaz environnant. Ce chauffage peut empêcher la formation de nouvelles étoiles, conduisant à une extinction de l'activité de formation stellaire. La relation entre les trous noirs et la formation d'étoiles reste un domaine de recherche significatif.

#Conclusions d'Observation

Les récentes découvertes d'observation mettent en évidence la relation entre les propriétés d'une galaxie et son statut de formation d'étoiles. Voici les points clés résumés :

1. Cœurs Centraux Éteints : Beaucoup de galaxies ont des régions au centre où la formation d'étoiles a cessé, appelées cœurs centraux éteints (QCCs). Les QCCs affichent des propriétés similaires aux FQGs, indiquant que l'extinction peut se produire dans des régions spécifiques d'une galaxie.

2. Distribution en L : Dans l'analyse, les galaxies forment une distribution en L dans des diagrammes à deux dimensions. Ce schéma suggère une transition dans la formation d'étoiles et l'état dynamique, où les galaxies complètement éteintes évoluent à partir d'états partiellement éteints.

3. Taux de Formation d'Étoiles : Les FQGs ont typiquement de faibles taux de formation d'étoiles, tandis que les FSGs maintiennent une activité élevée. Les PQGs ont un statut mixte, reflétant leur nature transitionnelle.

4. Rôle de la Dispersion de Vitesse : La dispersion de vitesse centrale est fortement corrélée à l'activité de formation d'étoiles. Les galaxies avec une dispersion plus élevée tendent à avoir des taux de formation d'étoiles plus bas, soulignant l'importance de l'état dynamique.

#Modèles Théoriques

Les modèles théoriques aident à expliquer les relations observées entre la dynamique des galaxies et la formation d'étoiles. Ces modèles suggèrent que :

1. L'Extinction Nécessite une Haute Dispersion de Vitesse : Une galaxie est plus susceptible de connaître une extinction si elle a une haute dispersion de vitesse centrale, indiquant qu'elle est dynamiquement chaude.

2. Retour d'Énergie des Trous Noirs : L'énergie libérée par les trous noirs en accrétion peut efficacement réguler la formation d'étoiles dans les galaxies. La quantité de gaz expulsé par les mécanismes de retour est liée à la masse du trou noir.

3. Les Interactions Déclenchent des Changements Rapides : Des interactions violentes, comme les fusions, peuvent entraîner des changements rapides dans la dynamique et le statut de formation d'étoiles d'une galaxie. Au fil du temps, ces processus peuvent faire passer une galaxie vers un état complètement éteint.

#Conclusion

L'étude de la formation et de l'extinction des galaxies est essentielle pour notre compréhension de l'évolution de l'univers. La relation entre l'état dynamique d'une galaxie et son activité de formation d'étoiles est un point clé de cette recherche. Au fur et à mesure que les scientifiques collectent plus de données et affinent leurs modèles, on peut s'attendre à obtenir des aperçus plus profonds sur les processus qui influencent l'évolution des galaxies.

En comprenant comment et pourquoi les galaxies cessent de former des étoiles, on peut mieux apprécier l'histoire complexe de notre univers. L'exploration continue de ce domaine révélera probablement encore plus de connexions entre la dynamique, la formation d'étoiles et la nature fondamentale des galaxies.