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La formation d’étoiles a culminé il y a 8 à 10 milliards d’années, a diminué en raison de l’épuisement de l’hydrogène atomique : étude

Le déclin de l’activité de formation d’étoiles, qui a culminé il y a 8 à 10 milliards d’années, était dû à l’épuisement de l’hydrogène atomique, l’élément principal dans la création d’un corps céleste, ont découvert des chercheurs. Une équipe d’astronomes du National Center for Radio Astrophysics (NCRA-TIFR), Pune, et du Raman Research Institute (RRI), Bangalore, un institut du Département des sciences et technologies (DST), ont découvert le mystère derrière le déclin dans l’activité de formation des étoiles en mesurant l’hydrogène atomique des galaxies.

Pendant longtemps, les scientifiques ont été intrigués par la diminution de la vitesse à laquelle les étoiles se sont formées dans les galaxies après avoir culminé il y a environ 8 à 10 milliards d’années.

Le déclin de l'activité de formation d'étoiles, qui a culminé il y a 8 à 10 milliards d'années, était dû à l'épuisement de l'hydrogène atomique, l'élément principal dans la création d'un corps céleste.  Crédits image Rayons X : NASA/CXC/PSU/K.  Getman et al.;  IRL NASA/JPL-Caltech/CfA/J.  Wang et al.

Le déclin de l’activité de formation d’étoiles, qui a culminé il y a 8 à 10 milliards d’années, était dû à l’épuisement de l’hydrogène atomique, l’élément principal dans la création d’un corps céleste. Crédits image Rayons X : NASA/CXC/PSU/K. Getman et al.; IRL NASA/JPL-Caltech/CfA/J. Wang et al.

Les galaxies sont constituées principalement de gaz et d’étoiles. Le gaz se transforme en étoiles avec le temps. Pour comprendre cette conversion, il faut mesurer l’hydrogène gazeux atomique, le principal combustible pour la formation d’étoiles dans les galaxies dans les temps anciens.

Les astronomes savent depuis longtemps que les galaxies formaient des étoiles à un rythme plus élevé lorsque l’univers était jeune qu’elles ne le font aujourd’hui. Mais la cause de ce déclin est inconnue, principalement parce qu’il n’y avait aucune information sur la quantité d’hydrogène gazeux atomique à ce moment-là.

L’équipe a utilisé le radiotélescope à ondes géantes (GMRT) amélioré, exploité par le NCRA-TIFR, pour mesurer la teneur en hydrogène atomique des galaxies telles qu’elles étaient il y a 8 milliards d’années.

La recherche, menée par Aditya Chowdhury, Nissim Kanekar et Jayaram Chengalur de NCRA-TIFR, et Shiv Sethi et KS Dwarakanath de RRI, et publiée dans la revue Nature, enregistre la première époque de l’univers pour laquelle la teneur en gaz atomique des galaxies a été mesurée.

La recherche a été financée par le Département de l’énergie atomique et DST.

« Compte tenu de la formation intense d’étoiles dans ces premières galaxies, leur gaz atomique serait consommé par la formation d’étoiles en seulement un ou deux milliards d’années. Et, si les galaxies ne pouvaient pas acquérir plus de gaz, leur activité de formation d’étoiles déclinerait et cesserait finalement,  » a déclaré Aditya Chowdhury, doctorante au NCRA-TIFR et auteur principal de l’étude.

« Le déclin observé de l’activité de formation d’étoiles peut ainsi s’expliquer par l’épuisement de l’hydrogène atomique », a-t-il ajouté.

La mesure de la masse d’hydrogène atomique des galaxies lointaines a été effectuée en utilisant le GMRT amélioré pour rechercher une raie spectrale dans l’hydrogène atomique.

Dwarakanath, co-auteur de l’étude, a déclaré : « Nous avions utilisé le GMRT en 2016, avant sa mise à niveau, pour mener une étude similaire. Cependant, la bande passante étroite avant la mise à niveau du GMRT signifiait que nous ne pouvions couvrir qu’environ 850 galaxies dans notre analyse et que nous n’étions donc pas assez sensibles pour détecter le signal. »

« Le grand saut dans notre sensibilité est dû à la mise à niveau du GMRT en 2017 », a déclaré Jayaram Chengalur, de NCRA-TIFR, un autre co-auteur de l’article.

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