Les galaxies naines riches en gaz semblent retenir seulement environ un dixième de l’oxygène produit par leurs étoiles, selon un recensement de 37 systèmes proches utilisant les données du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA.
« L’oxygène est produit par les étoiles situées à l’intérieur des galaxies », a déclaré le Dr Grace Telford, astronome à l’Université de l’Utah.
« Nous savons que l’oxygène a dû se trouver à l’intérieur des galaxies à un moment donné dans le passé, donc l’oxygène a dû être éjecté. »
« Et pour ce faire, vous avez besoin de l’énergie des étoiles massives et des explosions de supernova pour chasser la matière des galaxies hôtes et dans l’espace entre les galaxies. »
Dans le cadre du projet Galaxies Losing Oxygen via Winds (GLOW), le Dr Telford et ses collègues ont étudié des galaxies naines situées à environ 19,5 millions d’années-lumière de la Terre, avec des masses stellaires d’environ 3 millions à 3 milliards de fois celle du Soleil.
Pour déterminer la quantité d’oxygène que chaque galaxie devrait contenir, ils ont utilisé les observations d’étoiles individuelles par Hubble pour reconstruire l’histoire de la formation des étoiles de chaque galaxie.
Ils ont ensuite calculé la quantité d’oxygène réellement présente dans le gaz, les étoiles et la poussière des galaxies.
Les galaxies retenaient entre 4 et 25 % de l’oxygène produit par leurs étoiles, avec une moyenne d’environ 11 %.
Presque tout l’oxygène retenu se trouve dans le gaz plutôt que dans les étoiles ou la poussière.
Le reste a probablement été expulsé par des flux provoqués par des supernovas, une idée de longue date sur laquelle l’étude actuelle donne des chiffres précis.
Les galaxies situées à plus de 3,3 millions d’années-lumière d’un voisin massif retenaient systématiquement moins de 15 % de leur oxygène.
Ceux situés dans un environnement plus dense ou à moins de 3,3 millions d’années-lumière d’une grande galaxie présentaient une plus grande dispersion, y compris la plupart des valeurs de rétention les plus élevées.
Cela pourrait signifier que l’oxygène est recyclé dans ces galaxies ou qu’elles accumulent du gaz déjà enrichi par leurs voisines.
L’oxygène manquant dans le halo de gaz autour de chaque galaxie est-il le milieu circumgalactique, ou s’est-il entièrement échappé ?
Des observations antérieures dans l’ultraviolet d’une forme hautement ionisée d’oxygène représentent environ 1 à 7 % de ce que les galaxies ont produit.
Après correction pour d’autres états d’ionisation, les auteurs estiment que les halos pourraient contenir 5 à 35 %, de sorte qu’une grande partie pourrait encore avoir quitté la portée gravitationnelle des galaxies.
Les astronomes ont également comparé leurs résultats avec trois simulations cosmologiques.
Tous trois reproduisent la relation masse-métallicité, mais ils prédisent que les galaxies naines conservent plus de leurs métaux que ne le montrent les observations.
En utilisant un modèle simple d’évolution des galaxies, ils ont découvert que les données sont mieux adaptées lorsque les flux sortants emportent proportionnellement plus de masse des galaxies plus petites, que le gaz sortant est environ deux fois plus riche en métaux que le milieu interstellaire de la galaxie et que l’accrétion de gaz sur ces galaxies est supprimée d’environ 40 %.
« C’est donc vraiment pour des raisons pratiques que nous avons choisi l’oxygène », a déclaré le Dr Kristen Wingfield McQuinn, chercheur principal de GLOW, chef de mission du Centre des opérations scientifiques du télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA au Space Telescope Science Institute et astronome à l’Université Rutgers.
« L’oxygène est l’un des principaux éléments formés par les étoiles. Être capable de retracer la quantité d’oxygène produite, puis la quantité distribuée à l’intérieur et à l’extérieur des galaxies, nous aide à comprendre l’évolution des galaxies. »
« Cela nous aide également à savoir où et dans quelle mesure les galaxies enrichissent l’espace entre les galaxies, appelé milieu intergalactique. »
Les résultats ont été publiés dans le Journal d’astrophysique.
