Découverte d’un gigantesque anneau d’hydrogène gazeux autour d’une galaxie lointaine

Certaines galaxies présentent des structures annulaires d’hydrogène neutre. Bien que les astrophysiciens n’aient pas encore d’explications claires concernant leur formation, les modèles théoriques actuels suggèrent une formation par collision entre galaxies. Dans tous les cas, ces anneaux sont des zones à haut taux de formation stellaire. Cependant, cela ne semble pas être le cas pour la galaxie AGC 203001, dont la structure annulaire d’hydrogène ne contient pas ou très peu d’étoiles. L’origine de cet anneau et sa dynamique laissent ainsi perplexes ses découvreurs.

Une équipe d’astronomes du Centre national de radioastrophysique (NCRA) de Pune, en Inde, a découvert un mystérieux anneau d’hydrogène gazeux autour d’une galaxie éloignée, à l’aide du radiotélescope géant à ondes métriques (GMRT). L’anneau est beaucoup plus grand que la galaxie qu’il entoure et a un diamètre d’environ 380’000 années-lumière (environ 4 fois celui de la Voie lactée). L’étude a été publiée dans la revue MNRAS.

La galaxie (nommée AGC 203001) est située à environ 260 millions d’années-lumière de la Terre. Il n’existe qu’un seul autre système connu avec un si grand anneau d’hydrogène neutre. L’origine et la formation de tels anneaux font encore débat parmi les astrophysiciens. L’hydrogène neutre émet des ondes radio à une longueur d’onde d’environ 21 cm. Ce rayonnement provenant d’atomes d’hydrogène neutres a permis aux radioastronomes de cartographier la quantité et la distribution d’hydrogène neutre dans notre galaxie et dans d’autres galaxies de l’Univers.

Un anneau d’hydrogène dépourvu d’étoiles

En règle générale, de grands réservoirs d’hydrogène gazeux neutre se trouvent dans les galaxies qui forment activement de nouvelles étoiles. Cependant, bien qu’elle ne montre aucun signe de formation active d’étoiles, AGC 203001 était connue pour avoir de grandes quantités d’hydrogène, bien que sa distribution exacte ne soit pas connue. La nature inhabituelle de cette galaxie a motivé les astronomes de la NCRA à utiliser le GMRT pour effectuer une observation radio à haute résolution de cette galaxie, afin de découvrir où se trouve ce gaz dans la galaxie.

Les observations du GMRT ont révélé que l’hydrogène neutre est distribué sous la forme d’un grand anneau décentré s’étendant bien au-delà de l’étendue optique de cette galaxie. Plus déroutant, les astronomes ont découvert que les images optiques existantes de l’anneau ne montraient aucun signe de présence d’étoiles. En collaboration avec deux astronomes français, Pierre-Alain Duc et Jean-Charles Cuillandre, l’équipe NCRA a obtenu une image optique très sensible de ce système à l’aide du télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) à Hawaï, aux États-Unis.

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Mieux comprendre la formation et la dynamique des anneaux galactiques d’hydrogène

Cependant, même ces images ne montrent aucun signe de lumière stellaire associée à l’anneau d’hydrogène. Il n’y a pas de réponse claire aujourd’hui quant à ce qui pourrait conduire à la formation de tels grands anneaux d’hydrogène sans étoiles.

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De manière conventionnelle, les collisions galaxie-galaxie conduiraient à la formation de tels anneaux décentrés autour des galaxies. Cependant, ces anneaux contiennent également généralement des étoiles.

Encouragée par cette découverte, l’équipe mène actuellement une grande enquête pour cartographier l’hydrogène neutre autour de plusieurs galaxies plus similaires. Si certaines d’entre elles montrent également des anneaux comme celui-ci, cela devrait nous aider à mieux comprendre le mécanisme de formation derrière de tels anneaux rares.

Sources : MNRAS