L’évolution des galaxies est principalement gouvernée par l’accrétion d’hydrogène neutre atomique du milieu intergalactique, et par la conversion de ce gaz en étoiles. Les observations permettant de détecter du gaz atomique dans et autour des galaxies sont donc cruciales pour les modèles de formation et d’évolution des galaxies.
Observer dans le domaine radio l’émission de la raie à 21 cm de l’hydrogène atomique est la méthode la plus directe pour explorer le gaz atomique. Le radiotélescope sphérique de 500 mètres d’ouverture (FAST), construit dans le Guizhou en Chine, a ouvert une nouvelle fenêtre sur le gaz atomique dans l’Univers, en particulier pour le gaz diffus à faible densité loin des galaxies.
Une équipe internationale dirigée par Cong Xu (NAOC), et impliquant Pierre-Alain Duc (CNRS, Observatoire astronomique de Strasbourg), a utilisé le radiotélescope FAST pour effectuer une cartographie profonde de la région entourant le “quintette de Stephan”, un groupe compact de galaxies. Grâce à l’émission à 21 cm, ils ont découvert que le gaz atomique s’étendait sur 2 millions d’années-lumière (20 fois la taille de la Voie lactée). C’est la plus grande structure de gaz atomique jamais découverte autour de galaxies.
La superposition de la carte du gaz diffus à la composante stellaire visible sur des images obtenues à l’aide de la caméra MegaCam du téléscope Canada-France-Hawaii (CFHT) montre que la structure de gaz atomique s’étend bien au-delà des halos d’étoiles étendus des galaxies du groupe. Ce gaz diffus de faible densité est probablement là depuis environ 1 milliard d’années.
Ces nouvelles observations soulèvent plusieurs questions: le gaz a-t-il été expulsé des galaxies, ou provient-il du milieu intergalactique? Et comment peut-il survivre, sous cette forme atomique et avec une si faible densité, à l’ionisation par le rayonnement ultraviolet intergalactique sur une si longue échelle de temps?
Article: Xu et al., 2022, Nature 610, 461
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