Galaxie à sursauts de formation d'étoiles

Région de la galaxie naine irrégulière NGC 1569 subissant un sursaut d'étoiles.

Pour enclencher un starburst, il est essentiellement nécessaire de concentrer une grande quantité de gaz moléculaire dans un petit volume. De telles concentrations et perturbations sont très probablement la cause d'un phénomène de starburst global dans la majorité des cas de fusion de galaxies, bien que le mécanisme exact ne soit pas encore bien déterminé.

Des données observationnelles ont démontré depuis longtemps qu'il existe souvent un sursaut du disque de formation d'étoiles dans les paires de galaxies en train de fusionner. On croit également que les interactions entre galaxies qui ne fusionnent pas forcément peuvent déclencher des modes de rotation instables qui entrainent le gaz vers le noyau galactique, provoquant des sursauts de formation d'étoiles dans cette zone.

Classifier la catégorie des starbursts en différentes sous-catégories n'est pas facile parce que les galaxies à starburst ne présentent pas de spécificités communes. Les sursauts d'étoiles peuvent se produire dans le disque galactique, alors que les galaxies irrégulières montrent souvent des « nœuds » de starbursts, répandus çà et là dans la galaxie. Cependant certains sous-types de starbursts sont actuellement discutés par les astronomes :

• Les galaxies compactes bleues. Ces galaxies sont souvent de faible masse et de faible métallicité. En outre, elles sont dépourvues de poussière et contiennent un grand nombre de jeunes étoiles chaudes. Cela implique qu'elles sont lumineuses dans le bleu et l'ultraviolet. On pensait initialement que ce type de galaxies étaient en fait de jeunes galaxies en train de former leur première génération d'étoiles, ce qui expliquerait la faible quantité de métal qu'elles contenaient. Cependant, de vieilles populations stellaires ont été trouvées dans la plupart des galaxies compactes bleues, et on pense que ce mélange peut expliquer ce manque apparent de poussières et de métal. Par ailleurs, la majorité de ces galaxies montrent des traces d'interaction récente. Parmi les galaxies compactes bleues les plus étudiées, on comptera I Zwicky 18 (la galaxie la plus pauvre en métaux jamais découverte), ESO338-IG04, et Haro11.
• Les galaxies ultra-lumineuses en infrarouge. Ces objets sont extrêmement poussiéreux. Les radiations ultraviolettes émises par les étoiles naissantes sont absorbées par la poussière et ré-émises sous forme d'infrarouges (longueur d'onde de 100 microns). Cela explique entre autres la couleur rouge de ce type de galaxies. Par contre, il n'est pas certain que ces UV soient uniquement émis par la formation d'étoiles et certains astronomes pensent que ces galaxies sont alimentées (en partie, du moins) par un noyau galactique actif. Des observations en rayons X de nombreuses galaxies lumineuses en infrarouge suggèrent que beaucoup de starburst sont des systèmes à double noyau, appuyant l'hypothèse que ces galaxies sont alimentées par une formation d'étoiles déclenchées par une fusion majeure. Parmi ces galaxies, nous citerons Arp 220.
• Les galaxies de Wolf-Rayet. La majorité des étoiles brillantes de ces galaxies sont des étoiles de Wolf-Rayet.

Tout d'abord, une starburst galaxie doit avoir une grande réserve de gaz afin de former des étoiles. Le sursaut en lui-même peut être déclenché par l'approche d'une autre galaxie (comme c'est le cas avec M81/M82), par la collision avec une autre galaxie (comme les Antennes), ou encore par un processus quelconque attirant de la matière vers le centre de la galaxie (comme une barre stellaire).

À l'intérieur d'un starburst règne un environnement plutôt extrême. Les grandes quantités de gaz signifient que des étoiles très massives se forment. Ces jeunes étoiles chaudes ionisent le gaz (principalement de l'hydrogène) autour d'elles, créant ainsi des régions HII. Les groupes d'étoiles très chaudes sont des associations OB. Ces étoiles très lumineuses finiront probablement leur vie en tant que supernovae.

Après l'explosion de la supernova, les matériaux éjectés prennent de l'expansion, devenant ainsi des rémanents de supernova. Ces rémanents interagissent avec le milieu interstellaire et peuvent ainsi générer des masers naturels.

L'étude des galaxies starburst proches peut nous aider à en savoir plus sur l'histoire de la formation et sur l'évolution de la galaxie. Un grand nombre de galaxies lointaines observées (dans le champ profond de Hubble, par exemple) sont du type starburst, mais sont trop distantes pour une étude approfondie. L'observation d'exemples proches et l'extrapolation de leurs caractéristiques peut donner une idée de ce qui se passait dans l'Univers lorsque celui-ci était plus jeune, comme la lumière qui nous parvient de ces galaxies est antérieure au moment présent (voir redshift). Toutefois, les galaxies starburst semblent être rares dans l'univers local, et plus communes dans des zones plus lointaines — indiquant qu'il y en avait plusieurs, il y a 1 milliard d'années. Toutes les galaxies étaient en effet plus proches, et par conséquent, elles étaient plus sujettes à des interactions gravitationnelles.

• Galaxie active
• Naissance des étoiles
• Cosmologie

• (en) « Starburst Galaxies », sur Chandra X-ray Observatory (consulté le 29 décembre 2007)

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