Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Marcin Glowacki, a détecté un puissant laser à ondes radio, ou « mégamaser », avec le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud. Les masers (un laser dans le régime radio) peuvent être créés par des molécules d’hydroxyle (un atome d’oxygène et un atome d’hydrogène) au sein d’un nuage de gaz dans les galaxies. Un mégamaser naît de la collision et de la fusion de deux galaxies, dans lesquelles se concentre le contenu en gaz de la galaxie résultante. C’est cet ensemble de gaz dense, dont l’hydroxyle, qui crée le signal du mégamaser géant.
La découverte a été faite lors de la première nuit d’observation du relevé LADUMA (Looking At the Distant Universe with the Meerkat Array, regarder l’univers distant avec le télescope MeerKat en anglais). Cette expérience scientifique majeure vise à rechercher de l’hydrogène atomique, le carburant des galaxies pour la formation d’étoiles. Ce gaz sera détecté dans des galaxies très lointaines, à l’aide du nouveau et puissant radiotélescope MeerKAT situé dans le Karoo, en Afrique du Sud, pendant plus de 3 000 heures sur une zone du ciel afin de sonder plus profondément que jamais auparavant. Bien que l’hydrogène atomique soit au centre de l’étude LADUMA, l’émission d’hydroxyle des mégamasers peut également être détectée par l’étude.
La particularité de cette nouvelle découverte réside dans le fait qu’il s’agit du mégamaser le plus lointain de ce type à être observé par un télescope à ce jour. Alors qu’auparavant, un peu plus de 100 mégamasers hydroxylés avaient été détectés, tous relativement proches de nous, ce mégamaser nouvellement découvert se trouve à plus de 5 milliards d’années-lumière. Les nouveaux radiotélescopes tels que MeerKAT amélioreront considérablement les études statistiques sur les mégamasers, et le relevé LADUMA devrait presque doubler à elle seule le nombre de mégamasers d’hydroxyle connus. En détectant davantage de mégamasers, y compris dans un passé lointain, les astronomes pourront tester l’hypothèse selon laquelle les galaxies ont fusionné plus souvent au début de l’histoire de l’Univers et mieux comprendre comment les galaxies ont évolué au fil du temps.
C’est également l’une des mégamasers hydroxylées les plus lumineuses jamais découvertes, ce qui lui vaut le surnom de « Nkalakatha ». Nkalakatha est un mot isiZulu signifiant « Big Boss » (grand patron), suggéré par un étudiant sud-africain lors d’un concours de dénomination du nouveau mégamaser. On a également découvert qu’une partie du gaz de la galaxie hôte pourrait être en train de s’écouler, c’est-à-dire d’être poussé hors du système, peut-être par des vents créés par des processus de formation d’étoiles.
C’est la luminosité de Nkalakatha, combinée à l’excellente sensibilité du télescope MeerKAT, qui en a fait la première découverte scientifique du relevé LADUMA. Des observations de suivi de la galaxie avec d’autres télescopes sont en cours, ce qui contribuera à nous informer sur l’écoulement potentiel. Pendant ce temps, plusieurs autres observations pour LADUMA continuent à être prises et analysées, ce qui conduira à de nombreuses autres découvertes comme Nkalakatha.
Marcin Glowacki, Chercheur associé au noeud de l’Universtié Curtin University du Centre International de recherche en radioastronomie (ICRAR).
Article original en anglais et traduit en français avec l’aide de DeepL.
Lien vers l’article de référence: Glowacki et al. (2022), LADUMA: Discovery of a Luminous OH Megamaser at z > 0.5, The Astrophysical Journal Letters, 931 L7
Figure 1: Impression d’artiste d’un maser hydroxyle. À l’intérieur d’un maser de galaxie se trouvent des molécules d’hydroxyle, composées d’un atome d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Lorsqu’une molécule absorbe un photon à une longueur d’onde de 18 cm, elle émet deux photons de la même longueur d’onde. Lorsque le gaz moléculaire est très dense, typiquement lorsque deux galaxies fusionnent, cette émission devient très brillante et peut être détectée par des radiotélescopes tels que le MeerKAT. © IDIA/LADUMA à partir de données de NASA/STSci/SKAO/MolView
Figure 2: Image en couleur de la galaxie hôte du mégamaser OH en lumière visible, obtenue avec la Hyper Suprime-Cam (HSC) sur le télescope Subaru de 8.2m de diamètre, superposée avec des contours blancs représentant la détection du « pic » d’émission OH par MeerKAT. (Glowacki et al. 2022).
