Arp 220

Morphologie

Arp 220 résulte de la fusion de deux galaxies spirales dont la collision aurait débuté il y a environ 700 millions d'années^[7]. La galaxie actuelle présente un aspect irrégulier et perturbé dû aux forces de marée galactique. Des observations en onde radio et en infrarouge ont révélé la présence de deux noyaux distincts au centre d'Arp 220, correspondants à ceux des deux galaxies originelles^[8]. Les noyaux sont espacés d'environ 370 pc (∼1 210 al)^[8] et sont fortement obscurcis par la poussière interstellaire^[9].

Les noyaux sont entourés de deux disques de gaz d'un rayon d'environ 100 pc (∼326 al), ainsi qu'un disque externe d'un rayon d'environ 1 kpc (∼3 260 al). Les deux premiers disques sont en contre-rotation l'un par rapport à l'autre et représentent probablement une fraction significative (~50 %) de la masse de chaque noyau. Le disque externe est quant à lui en rotation autour du centre dynamique de ce système^[10].

Formation d'étoiles

Comme dans la plupart des systèmes de galaxies en interaction ou en fusion, Arp 220 présente un taux remarquable de formation d'étoiles (entre 200 et 250 masses solaires par an^[11]), faisant d'elle une galaxie à sursauts de formation d'étoiles. Cette formation a principalement lieu au niveau des noyaux de la galaxie. Ailleurs, la formation stellaire semble s'être soudainement arrêtée il y a environ 100 millions d'années, et ce pour une raison incertaine^[12].

On trouve près de 200 jeunes amas stellaires massifs dans une région d'environ 5 000 années-lumière au sein de la galaxie. En plus de cela, cette région abrite aussi une très grande quantité de gaz interstellaire, autant qu'il y en a dans l'ensemble de notre propre galaxie, la Voie lactée^[7]. L'âge de ces amas varie entre 10 et 300 millions d'années et on pense que certains d'entre eux pourraient être de jeunes amas globulaires^[13].

La plupart des étoiles nées lors de ces épisodes de formation stellaire intenses sont massives et ont une durée de vie brève (quelques dizaines ou centaines de millions d'années), au terme de laquelle elles finissent en explosion de supernova. Des rémanents de supernovas candidats ont ainsi pu être décelés en onde radio au centre d'Arp 220^[14],[8]. De plus, toujours aux observations radio, un record de sept supernovas détectées à peu près au même moment a pu être établi^[15].

Activité et émissions

Selon la base de données NASA/IPAC, Arp 220 est une galaxie active de type Seyfert 2 et une galaxie LINER, c'est-à-dire une galaxie dont le noyau présente un spectre d'émission caractérisé par de larges raies d'atomes faiblement ionisés^[1]. Au moins l'un des deux noyaux d'Arp 220 est l'hôte d'un AGN^[12] (peut-être le noyau Ouest^[8]). Cependant, il n'existe encore à ce jour aucune preuve directe convaincante pour confirmer la présence d'un AGN au sein d'un de ces noyaux^[8],[16].

Des observations menées par le télescope spatial Chandra ont montré la présence de deux sources de rayon X, une pour chaque noyau de la galaxie, peut-être liées à deux trous noirs supermassifs^[17].

Arp 220 est une galaxie ultra-lumineuse en infrarouge (ULIRG), la plus proche de nous. Ces émissions proviennent en grande partie de la formation massive de jeunes étoiles en son sein^[8].

Début 2025, une étude rapporte la découverte d'un mégamaser de méthanol à 6,7 GHz en direction d'Arp 220, le premier de ce genre détecté en dehors du groupe local. Celui-ci, comme pour l'émission infrarouge, est lié aux régions de formation d'étoiles de la galaxie^[18].