Des astronomes expliquent les origines des galaxies ultradiffuses insaisissables


Des astronomes expliquent les origines des galaxies ultradiffuses insaisissables

A gauche, l’une galaxies ultra-diffuses analysées dans la simulation. A droite se trouve l’image de la galaxie DF2, qui est presque transparente. Crédit photo : ESA / Hubble.

Comme leur nom l’indique, les galaxies ultradiffuses, ou UDG, sont des galaxies naines dont les étoiles sont réparties sur une vaste zone, ce qui entraîne une luminosité de surface extrêmement faible, ce qui les rend très difficiles à repérer. Certaines questions sur les UDG restent sans réponse : Comment ces nains sont-ils arrivés si loin ? Leurs halos de matière noire – les halos de matière invisible qui entourent les galaxies – sont-ils spéciaux ?

Aujourd’hui, une équipe internationale d’astronomes, dirigée conjointement par Laura Sales, astronome à l’Université de Californie, Riverside, rapporte dans Astronomie naturelle qu’il a utilisé des simulations sophistiquées pour découvrir certains UDG « supprimés » dans des environnements clairsemés de l’. Une galaxie effacée est une galaxie qui ne forme pas d’étoiles.

« Ce que nous avons découvert contredit les théories de la formation des galaxies, car les nains dissuadés doivent être dans des amas ou des environnements de groupe pour éliminer leur gaz et arrêter la formation d’étoiles », a déclaré Sales, professeur agrégé de physique et d’astronomie. « Mais les UDG supprimés que nous avons découverts sont isolés. Nous avons pu identifier certains de ces UDG supprimés sur le terrain et retracer leur évolution dans le temps pour montrer qu’ils provenaient d’orbites de dosseret. »

Ici, « sur le terrain » fait référence aux galaxies isolées dans des environnements plus calmes plutôt que dans un environnement de groupe ou d’amas. Sales a expliqué qu’une galaxie de backsplash est un objet qui ressemble à une galaxie isolée aujourd’hui, mais était dans le passé un d’un système plus massif – semblable à une comète qui visite régulièrement notre soleil mais passe la majeure partie de son voyage dans l’isolement. loin de la plupart du système solaire.

« Les galaxies isolées et les galaxies satellites ont des propriétés différentes parce que la physique de leur évolution est très différente », a-t-elle déclaré. « Ces galaxies à backsplash sont fascinantes car elles partagent des propriétés avec la population de satellites du système auquel elles appartenaient autrefois, mais on observe maintenant qu’elles sont isolées du système. »

Des astronomes expliquent les origines des galaxies ultradiffuses insaisissables

L’image montre la chute d’une galaxie ultradiffuse dans un système galactique et son éjection ultérieure en tant que galaxie ultradiffuse rouge (qui a déjà perdu son gaz). Crédit photo : Vanina Rodriguez.

Les galaxies naines sont de petites galaxies qui contiennent entre 100 millions et quelques milliards d’étoiles. En revanche, la Voie lactée compte 200 à 400 milliards d’étoiles. Alors que toutes les UDG sont des galaxies naines, toutes les galaxies naines ne sont pas des UDG. Avec une luminosité similaire, les naines, par exemple, présentent une très large gamme de tailles, du compact au diffus. Les UDG sont la fin de la plupart des objets étendus à une luminosité donnée. Un UDG a le contenu stellaire d’une galaxie naine, 10 à 100 fois plus petite que la Voie lactée. Mais sa taille est comparable à la Voie lactée, ce qui lui confère la luminosité de surface extrêmement faible qui la rend si spéciale.

Sales a expliqué que le halo de matière noire d’une galaxie naine a une masse au moins dix fois plus petite que la Voie lactée et a une taille similaire. Cependant, les UDG enfreignent cette règle et montrent une étendue radiale comparable à celle de galaxies beaucoup plus grandes.

« L’une des théories populaires pour expliquer cela était que les UDG sont des » Voies lactées ratées « , ce qui signifie qu’elles ont été conçues pour être des galaxies comme notre propre Voie lactée, mais qu’elles ne pouvaient pas former d’étoiles », a déclaré José A. Benavides, PhD. étudiant à l’Institut d’astronomie théorique et expérimentale en Argentine et auteur principal de la recherche. « Nous savons maintenant que ce scénario ne peut pas expliquer tous les UDG. Par conséquent, des modèles théoriques émergent dans lesquels plus d’un mécanisme de formation pourrait être capable de former ces objets ultra-diffus. »

Selon Sales, la nouvelle usine a une double valeur. Premièrement, la simulation utilisée par les chercheurs appelée TNG50 a réussi à prédire les UDG avec des propriétés similaires aux UDG observées. Deuxièmement, les chercheurs ont trouvé quelques rares UDG supprimés pour lesquels ils n’ont aucun mécanisme de formation.

« En utilisant TNG50 comme une » machine à remonter le temps « pour voir comment les UDG sont arrivés là où ils sont, nous avons découvert il y a des milliards d’années que ces objets étaient des satellites mais ont été jetés sur une orbite très elliptique et semblent maintenant isolés », a-t-elle déclaré.







L’animation montre une rotation autour d’une des galaxies ultradiffuses simulées dans TNG50. Le rouge indique les étoiles et les couleurs bleu/blanc indiquent la teneur en gaz. Crédit photo : José Benavides.

Les chercheurs rapportent également que, selon leurs simulations, les UDG supprimés peuvent généralement représenter 25% d’une population de galaxies ultra-diffuse. Cependant, dans les observations, ce pourcentage est beaucoup plus faible.

« Cela signifie que de nombreuses galaxies naines qui se cachent dans le noir peuvent être restées non détectées par nos télescopes », a déclaré Sales. « Nous espérons que nos résultats inspireront de nouvelles stratégies de mesure de l’univers à faible luminosité qui permettraient un dénombrement complet de cette population de galaxies naines. »

L’étude est la première à faire la lumière sur la myriade d’environnements – des nains isolés aux nains en groupes et en grappes – nécessaires pour détecter les UDG et avec une résolution suffisamment élevée pour examiner leur morphologie et leur structure.

Ensuite, l’équipe de recherche poursuivra son étude des UDG dans les simulations TNG50 pour mieux comprendre pourquoi ces galaxies sont si étendues par rapport à d’autres galaxies naines avec le même contenu stellaire. Avec le Keck à Hawaï, l’un des télescopes les plus puissants au monde, les chercheurs mesureront la teneur en matière noire des UDG dans l’amas de la Vierge, l’amas de galaxies le plus proche.

« Les futurs télescopes, comme le Large Synoptic Survey Telescope ou le Roman Space Telescope, seront mis en ligne dans les cinq à dix prochaines années avec la possibilité de voir beaucoup plus de ces UDG fascinants », a déclaré Sales.

Le document de recherche s’intitule « Des galaxies ultra-diffuses silencieuses dans le champ qui proviennent d’orbites de backsplash ».


Des dizaines de nouvelles galaxies ultra-diffuses dans Abell 2744. découvert


Plus d’information:
Des galaxies ultra-diffuses au repos dans le champ qui proviennent d’orbites de backsplash, Astronomie naturelle (2021). DOI : 10.1038 / s41550-021-01458-1, www.nature.com/articles/s41550-021-01458-1

Fourni par l’Université de Californie – Riverside

Citation: Astronomers Explain the Origin of Elusive Ultradiffuse Galaxies (2021, 6 septembre), consulté le 7 septembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-09-astronomers-elusive-ultradiffuse-galaxies.html

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