Autour de chaque galaxie se trouve une couronne invisible de gaz froid. Elle s'étend bien au-delà des limites du disque stellaire et sert à la fois de réservoir de carburant pour de nouvelles étoiles et de cimetière pour la matière éjectée. Les astronomes se sont longtemps demandé comment cette couronne se comporte lorsqu'une galaxie cesse de former des étoiles : s'éteint-elle instantanément, comme une ampoule grillée, ou refroidit-elle progressivement, comme des braises dans un feu ?

Pour observer cette couronne, les scientifiques ont utilisé la lumière des quasars, ces phares lointains qui traversent le gaz. Lorsque le rayon d'un quasar traverse le halo, les atomes de magnésium absorbent une partie de la lumière, laissant des raies sombres dans le spectre. La profondeur de ces raies permet d'estimer la quantité de gaz froid rencontrée sur le trajet. Dans cette nouvelle étude, ils ont rassemblé les observations de 716 galaxies à différentes distances de nous, des plus proches à celles dont la lumière a mis 10 milliards d'années à nous parvenir. Pour chacune, ils ont mesuré l'absorption du magnésium et l'ont comparée à l'activité de formation d'étoiles de la galaxie.

L'étape clé a été l'introduction de la métrique σSFO (l'écart par rapport à la séquence principale de formation d'étoiles). La séquence principale représente le taux typique de formation d'étoiles pour une galaxie de masse donnée à une époque donnée. Si une galaxie s'en écarte, elle se dirige vers la « vallée verte », une zone de transition entre les galaxies actives et passives. Auparavant, cette zone était souvent réduite à des classes binaires de galaxies « bleues » et « rouges », perdant ainsi des détails. Désormais, il est possible de classer toutes les galaxies le long d'une même échelle et d'observer comment leur couronne gazeuse évolue.

Le résultat est clair : l'absorption du magnésium diminue progressivement des galaxies formatrices d'étoiles aux galaxies passives. Chez les galaxies actives, dans la partie interne du halo (dans le quart de sa taille), la fraction de couverture, c'est-à-dire la proportion de lignes de visée avec une forte absorption, atteint 0.65, tandis que chez les passives, elle chute à 0.22. La vallée verte occupe une position intermédiaire. Cela signifie que le gaz froid ne disparaît pas instantanément, mais s'épuise progressivement, comme l'eau d'un puits qui s'assèche.

La cinématique du gaz montre qu'il est principalement lié gravitationnellement à la galaxie, plutôt que de s'échapper. Cela concorde avec les modèles où le halo interne est alimenté par les écoulements sortants des sursauts de formation d'étoiles, tandis que chez les galaxies passives massives, le mode d'accrétion chaude supprime la formation de gaz froid. Ainsi, la couronne de la galaxie se refroidit à mesure que son cœur, la formation d'étoiles, s'éteint.

Pour l'instant, il s'agit de connaissances fondamentales, sans applications immédiates. Mais cela est important pour comprendre pourquoi les galaxies meurent : non pas d'un coup soudain, mais d'un épuisement lent de leurs réserves. La prochaine étape consistera à étendre l'échantillon à des galaxies plus lointaines et à comparer avec des simulations qui suivent le cycle des métaux. On saura alors ce qui déclenche la transition à travers la vallée verte : les processus internes, les fusions ou l'environnement. En attendant, la couronne continue de se refroidir, et chaque nouvelle galaxie de l'échantillon est une braise de plus dans ce feu.