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Aperçus sur les vents de la galaxie Makani

Une étude révèle des flux de gaz complexes qui façonnent l'évolution de la galaxie Makani.

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Table des matières

La galaxie Makani montre un vent galactique fort, c'est un flux de gaz qui s'échappe de la galaxie. Ce vent est important pour comprendre comment les galaxies évoluent et comment elles interagissent avec leur environnement. La galaxie Makani est remarquable car elle a deux épisodes d'activité de vent, un qui a commencé il y a environ 400 millions d'années et un autre beaucoup plus récent qui a débuté il y a environ 7 millions d'années.

Qu'est-ce qu'un vent galactique ?

Un vent galactique, c'est un flux de gaz qui pousse hors d'une galaxie. Ce gaz peut être sous différentes formes, comme ionisé (chargé), neutre ou moléculaire (fait de molécules). Le vent emporte ce gaz loin de la galaxie et peut affecter sa croissance et ses interactions avec les régions voisines de l'espace.

Structure du vent de Makani

Le vent de la galaxie Makani se compose de deux épisodes principaux :

  1. Épisode I : Ce vent a commencé il y a environ 400 millions d'années. Il est lent et couvre une grande zone, mais on ne sait pas grand-chose sur sa composition exacte.

  2. Épisode II : Ce vent est beaucoup plus récent, ayant commencé il y a environ 7 millions d'années. Il est plus rapide et principalement concentré près de la galaxie.

Chaque épisode contribue au gaz s'échappant, ce qui peut impacter la capacité de la galaxie à former de nouvelles étoiles et à traiter le gaz de son environnement.

Observations et mesures

En utilisant des télescopes avancés, les scientifiques ont collecté des données sur le comportement et les propriétés du vent. En étudiant la lumière émise par l'hydrogène dans le vent, ils ont pu mesurer jusqu'où le gaz s'étendait et à quelle vitesse il se déplaçait.

Résultats clés

  • Les scientifiques ont détecté des lignes d'hydrogène dans le vent, indiquant la présence de gaz ionisé jusqu'à de grandes distances.
  • Différentes lignes du gaz ont montré la vitesse à laquelle le gaz se déplaçait, révélant que les vents sont probablement entraînés par des Chocs causés par du gaz en mouvement rapide.
  • En analysant les rapports de différentes lignes d'émission, les chercheurs ont estimé la masse et l'énergie transportées par le vent.

Gaz moléculaire et neutre

En plus du gaz ionisé, le vent contient aussi du gaz neutre et moléculaire. La présence de ces gaz suggère que la structure du vent est complexe et peut inclure de la poussière et des molécules qui peuvent influencer la formation d'étoiles.

Importance du milieu circumgalactique

Le milieu circumgalactique (CGM) est le gaz entourant une galaxie, contenant au moins 80 % de la matière normale dans les galaxies. Il joue un rôle significatif dans la croissance et l'évolution des galaxies. Le vent de Makani interagit avec son CGM, transportant des métaux et d'autres matériaux de la galaxie vers le milieu, influençant la formation d'étoiles futures.

Défis dans l'observation des Vents Galactiques

Attraper des vents galactiques en action a été difficile car ils s'étendent souvent sur des zones comparables à la taille des galaxies elles-mêmes. Dans le cas de la galaxie Makani, le vent s'étend sur des distances impressionnantes, ce qui en fait un candidat idéal pour l'étude.

La nébuleuse Makani

Autour de la galaxie Makani se trouve une nébuleuse, un grand nu de gaz et de poussière. Cette nébuleuse montre des signes de deux épisodes de vent distincts, liés à l'histoire de la formation des étoiles dans la galaxie.

Caractéristiques du vent

  1. Vent de l'Épisode I :

    • Se déplace lentement, principalement à des vitesses autour de 100 kilomètres par seconde.
    • Couvre des distances d'environ 20 à 50 kiloparsecs.
    • Résulte d'une formation d'étoiles qui a eu lieu il y a 400 millions d'années.
  2. Vent de l'Épisode II :

    • Beaucoup plus rapide, avec des vitesses de pointe dépassant 2 000 kilomètres par seconde.
    • Principalement trouvé dans les 20 kiloparsecs de la galaxie.
    • Entraîné par une récente poussée de formation d'étoiles qui a commencé seulement il y a 7 millions d'années.

Techniques de collecte de données

Pour recueillir des données sur la galaxie Makani et ses vents, les scientifiques ont utilisé diverses techniques d'observation, y compris la spectroscopie à fente longue. Cela permet d'obtenir des images détaillées du gaz et de ses propriétés en analysant la lumière émise par différentes régions de la nébuleuse.

Observations spectroscopiques

Les données du Télescope Keck ont aidé à capturer des spectres du gaz. La technique fournit des informations précieuses sur les températures, les densités et l'état physique général du gaz dans le vent.

Le rôle des chocs

Les chocs dans le vent indiquent des zones où le gaz en mouvement rapide entre en collision avec le gaz en mouvement lent. Ces interactions créent des radiations qui peuvent être détectées et analysées.

Modèles de choc

En créant des modèles basés sur les interactions de choc, les chercheurs peuvent estimer des propriétés comme la densité et la température dans différentes zones du vent. Les chocs contribuent de manière significative au chauffage et à l'ionisation du gaz.

Dynamiques du vent

Les dynamiques du vent sont essentielles pour comprendre comment il affecte la galaxie et son environnement. La masse du gaz s'échappant, son impulsion et son énergie sont des facteurs critiques influençant l'évolution de la galaxie.

Propriétés clés du vent

  • Masse : Les estimations suggèrent que la masse s'échappant de l'Épisode II pourrait rivaliser avec celle du gaz moléculaire avec lequel elle interagit.
  • Impulsion et énergie : Le vent récent montre un flux entraîné par l'impulsion, largement influencé par l'énergie libérée lors de l'explosion de formation d'étoiles.

Effets sur la formation d'étoiles

Les vents peuvent soit favoriser, soit freiner la formation d'étoiles dans une galaxie. Au fur et à mesure que le gaz est poussé dans le CGM, cela peut entraîner une diminution du matériel disponible nécessaire pour former de nouvelles étoiles.

Conclusion

L'étude de la galaxie Makani et de son vent galactique révèle une interaction dynamique entre la formation d'étoiles, les sorties de gaz et le milieu circumgalactique. Les découvertes de cette recherche augmentent notre compréhension de comment les galaxies évoluent au fil du temps et des processus qui façonnent leurs environnements.

Les chercheurs continuent de chercher des approches plus approfondies sur la nature des vents galactiques, leur structure et leurs impacts sur les galaxies et leur environnement. Les avancées continues dans les techniques d'observation promettent de révéler encore plus sur ces phénomènes cosmiques fascinants.

Observations futures

Pour étudier davantage la galaxie Makani, il faudra des observations plus approfondies à diverses longueurs d'onde, y compris les rayons X et l'infrarouge moyen, pour aider à clarifier les propriétés du gaz dans le vent et son interaction avec le CGM. Des télescopes plus avancés, comme le télescope spatial James Webb, pourraient offrir de nouvelles opportunités pour observer ces phénomènes avec plus de détails.

En conclusion, la galaxie Makani est un exemple parfait des phénomènes de vent galactique, montrant l'interaction complexe entre la formation d'étoiles et les dynamiques du gaz dans la formation des galaxies à travers l'univers.

Source originale

Titre: The Ionization and Dynamics of the Makani Galactic Wind

Résumé: The Makani galaxy hosts the poster child of a galactic wind on scales of the circumgalactic medium. It consists of a two-episode wind in which the slow, outer wind originated 400 Myr ago (Episode I; R_I = 20-50 kpc) and the fast, inner wind is 7 Myr old (Episode II; R_II = 0-20 kpc). While this wind contains ionized, neutral, and molecular gas, the physical state and mass of the most extended phase--the warm, ionized gas--is unknown. Here we present Keck optical spectra of the Makani outflow. These allow us to detect hydrogen lines out to r = 30-40 kpc and thus constrain the mass, momentum, and energy in the wind. Many collisionally-excited lines are detected throughout the wind, and their line ratios are consistent with 200-400 km/s shocks that power the ionized gas, with v_shock = $\sigma$_wind. Combining shock models, density-sensitive line ratios, and mass and velocity measurements, we estimate that the ionized mass and outflow rate in the Episode II wind could be as high as that of the molecular gas: M_II(HII) ~ M_II(H_2) = (1-2)x10^9 Msun and dM/dt_II(HII) ~ dM/dt_II(H_2) = 170-250 Msun/yr. The outer wind has slowed, so that dM/dt_I(HII) ~ 10 Msun/yr, but it contains more ionized gas: M_I(HII) = 5x10^9 Msun. The momentum and energy in the recent Episode II wind imply a momentum-driven flow (p ``boost" ~ 7) driven by the hot ejecta and radiation pressure from the Eddington-limited, compact starburst. Much of the energy and momentum in the older Episode I wind may reside in a hotter phase, or lie further into the CGM.

Auteurs: David S. N. Rupke, Alison L. Coil, Serena Perrotta, Julie D. Davis, Aleksandar M. Diamond-Stanic, James E. Geach, Ryan C. Hickox, John Moustakas, Grayson C. Petter, Gregory H. Rudnick, Paul H. Sell, Christy A. Tremonti, Kelly E. Whalen

Dernière mise à jour: 2023-02-28 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2303.00194

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.00194

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.

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