Une équipe internationale d'astronomes¹ (dont des chercheurs du CNRS) vient d'observer la galaxie elliptique géante Centaurus A (NGC 5128) avec le radiotélescope SEST² de l'European Southern Observatory (Chili). Cette galaxie, qui a un noyau actif avec des jets radio, a absorbé dans le passé une galaxie spirale de la taille de la nôtre.
Elle possède une grande quantité de gaz moléculaire avec des coquilles d'étoiles. Pour la première fois, des nuages moléculaires ont pu être observés en association avec des coquilles d'étoiles, alors que l'on pensait que le gaz restait confiné vers le noyau de la galaxie. L'hydrogène moléculaire non enrichi en éléments lourds est complètement invisible, car il ne rayonne pas. Dans le cas de Centaurus A, le gaz a pu être enrichi par une formation d'étoiles très loin du centre, déclenchée par le passage des jets radio.

Les galaxies elliptiques se distinguent des galaxies spirales par l'absence de disques de gaz froid où peuvent se former les jeunes étoiles. On pense que les elliptiques se sont formées par la fusion de deux ou plusieurs galaxies spirales, fusion qui provoque une flambée de formation d'étoiles qui consume ou fait disparaître tout le gaz. Lorsqu'une galaxie elliptique avale ainsi une petite galaxie compagnon, on trouve des traces de ce cannibalisme sous forme de rides et de coquilles qui sont formées par des étoiles. Ces coquilles d'étoiles sont observées fréquemment autour des galaxies elliptiques, depuis les années 1980. Très récemment, du gaz d'hydrogène atomique a été découvert associé à ces coquilles d'étoiles. La découverte de ce gaz fut une surprise, car en principe le gaz diffus devrait, dans une collision entre deux galaxies, perdre toute son énergie et se retrouver au centre pour se consumer en formant des étoiles.
		Image de Centaurus A traitée en fausses couleurs avec la machine automatique à mesurer pour l'astronomie. ©MAMA. CNRS/INSU À la Une : Image de Centaurus A. Les lignes jaunes indiquent les coquilles stellaires. Les contours de la distribution de l'hydrogène atomique sont en blancs. Les jets radio apparaissent en bleu. Les spectres d'émission de CO sont indiqués en rouge dans les régions S1 et S2.

  Une équipe internationale comprenant des astronomes du Laboratoire de radioastronomie millimétrique³ a utilisé le Swedisch-ESO Submillimeter Telescope (SEST) de 15 mètres de diamètre de l'European Southern Observatory, situé à La Silla au Chili, pour observer ce type de galaxie. Il s'agit de la galaxie elliptique géante Centaurus A. Cette galaxie, qui possède un noyau actif, est une radiogalaxie avec la présence de deux jets radio très importants, symétriques et issus du noyau. Elle comporte également une grande quantité de gaz moléculaire et des coquilles d'étoiles existent autour de cette galaxie. On pense qu'elle aurait absorbé au moins une petite galaxie, il y a environ 100 millions d'années.

  Les observations effectuées avec le radiotélescope SEST portaient sur la détection des raies d'émission de monoxyde de carbone (CO), qui est un traceur de l'hydrogène moléculaire, dans deux régions (S1 et S2). Elles sont situées sur les coquilles d'étoiles à environ 15 kpc⁴ du centre et dans le prolongement des jets radio. Les données font apparaître l'existence d'une grande quantité d'hydrogène moléculaire dans ces deux régions (entre 1,7 et 2,2 10⁷ masses solaires⁵). Les valeurs du rapport masse d'hydrogène moléculaire sur masse d'hydrogène atomique sont identiques à celles des galaxies spirales géantes. Cette valeur dans Centaurus A est la même au centre de la galaxie et au niveau des coquilles stellaires. Par ailleurs, la masse globale de gaz dans Centaurus A est particulièrement élevée, de l'ordre du milliard de masses solaires,
valeur que l'on trouve dans les spirales géantes. De plus, des groupes d'étoiles bleues ont été détectés près des coquilles d'étoiles.

  Les chercheurs pensent que, dans le passé, Centaurus a absorbé une galaxie spirale d'une taille équivalente à la nôtre. Une bonne partie de la matière interstellaire de la galaxie spirale n'est pas tombée au centre de Centaurus A. Les nuages les plus denses ont suivi un sort semblable à celui des vieilles étoiles et se sont retrouvés expulsés à grande distance du centre de la galaxie. Le long des jets radio, le gaz a été comprimé et quelques nouvelles étoiles se sont formées plus récemment, enrichissant le milieu en éléments lourds, permettant ainsi la formation de molécules de CO. Celles-ci ont ainsi pu servir de traceur aux molécules d'hydrogène invisibles, révélant la présence de gaz moléculaire, sans doute associé à toutes les coquilles d'étoiles.

Référence :

• V. Charmandaris, F. Combes, J. M. van der Hulst. À paraître dans Astronomy and Astrophysics.

1 Cette équipe comprend des chercheurs du Laboratoire de radioastronomie millimétrique (unité mixte de recherche : CNRS-Observatoire de Paris-ENS), de l'Astronomy Department de la Cornell University (USA) et du Kaypten Institute (Pays-Bas).

2 Swedisch-ESO Submillimeter Telescope.

3 Unité mixte de recherche : CNRS-Observatoire de Paris-ENS.

4 1 kiloparsec = 3260 années-lumière.

5 La masse du Soleil vaut 2.1030 kg.