Principal AstronomieLes astronomes utilisent un groupe de galaxies comme un "télescope naturel" extrêmement puissant pour scruter encore plus loin dans l'univers

Les astronomes utilisent un groupe de galaxies comme un "télescope naturel" extrêmement puissant pour scruter encore plus loin dans l'univers

Astronomie : Les astronomes utilisent un groupe de galaxies comme un "télescope naturel" extrêmement puissant pour scruter encore plus loin dans l'univers

Lorsqu’il s’agit d’étudier certaines des galaxies les plus lointaines et les plus anciennes de l’Univers, de nombreux défis se présentent. En plus d'être à des milliards d'années lumière, ces galaxies sont souvent trop faibles pour voir clairement. Heureusement, les astronomes ont eu recours à une technique connue sous le nom de lentille gravitationnelle, qui utilise la force gravitationnelle d'un objet de grande taille (comme un amas galactique) pour améliorer la lumière de ces galaxies plus faibles.

À l'aide de cette technique, une équipe internationale d'astronomes a récemment découvert une galaxie lointaine et silencieuse qui serait autrement passée inaperçue. Dirigée par des chercheurs de l'Université d'Hawaï à Manoa, l'équipe a utilisé le télescope spatial Hubble pour mener le cas le plus extrême de lentille gravitationnel à ce jour, ce qui lui a permis d'observer la faible galaxie connue sous le nom de eMACSJ1341-QG-1.

L’étude qui décrit leurs découvertes a récemment été publiée dans The Astrophysical Journal Letters sous le titre «Trente fois: Lentillage gravitationnel extrême d’une galaxie au repos à z = 1, 6 ″. Dirigée par Harald Ebeling, astronome de l'Université d'Hawaii à Manoa, l'équipe était composée de membres de l'Institut Niels Bohr, du Centre national de recherche scientifique (CNRS), de l'Institut scientifique du télescope spatial et de l'Observatoire européen méridional (ESO).

La galaxie au repos eMACSJ1341-QG-1 vue par le télescope spatial Hubble. La ligne en pointillé jaune trace les limites de l'image à lentille gravitationnelle de la galaxie. L'encadré en haut à gauche montre à quoi ressemblerait l'eMACSJ1341-QG-1 si nous l'observions directement, sans l'objectif cluster. Crédit: Harald Ebeling / UH IfA

Dans le cadre de leur étude, l'équipe s'est appuyée sur l'énorme amas de galaxies connu sous le nom de eMACSJ1341.9-2441 pour amplifier la lumière provenant de eMACSJ1341-QG-1, une galaxie lointaine et plus faible. En termes astronomiques, cette galaxie est un exemple de "galaxie quiescent", qui sont essentiellement des galaxies plus anciennes qui ont largement épuisé leurs réserves de poussière et de gaz et ne forment donc pas de nouvelles étoiles.

L’équipe a commencé par prendre des images de la faible galaxie avec Hubble, puis par effectuer des observations spectroscopiques de suivi à l’aide du spectrographe ESO / X-Shooter, qui fait partie du Very Large Telescope (VLT) de l’observatoire de Paranal au Chili. Sur la base de leurs estimations, l’équipe a déterminé qu’elle était capable d’amplifier la galaxie de fond d’un facteur 30 pour l’image primaire et d’un facteur six pour les deux images restantes.

Cela fait de eMACSJ1341-QG-1 la galaxie au repos la plus fortement amplifiée découverte à ce jour, et de loin. Johan Richard, assistant astronome à l’Université de Lyon qui a effectué les calculs de lentille, et co-auteur de l’étude, a indiqué dans un communiqué de presse de l’Université d’Hawaï:

«Le très fort grossissement de cette image nous offre une occasion rare d’enquêter sur les populations stellaires de cet objet lointain et, finalement, de reconstruire sa forme et ses propriétés non déformées.

Une galaxie spirale flamboie dans la lumière bleue de jeunes étoiles de la formation d'étoiles en cours (à gauche) et une galaxie elliptique baignée dans la lumière rouge d'étoiles anciennes (à droite). Crédit: Enquête Sloan Digital Sky, CC BY-NC.

Bien que d'autres grossissements extrêmes aient été réalisés auparavant, cette découverte a établi un nouveau record pour le grossissement d'une rare galaxie au repos. Ces galaxies plus anciennes sont non seulement très difficiles à détecter en raison de leur plus faible luminosité; leur étude peut révéler des choses très intéressantes sur la formation et l'évolution des galaxies dans notre univers.

Comme Ebeling, un astronome de l'institut d'astronomie UHs et l'auteur principal de l'étude, a expliqué:

«Nous sommes spécialisés dans la recherche d'amas extrêmement massifs qui agissent comme des télescopes naturels. Nous avons déjà découvert de nombreux cas passionnants de lentilles gravitationnelles. Cette découverte se démarque cependant, car le grossissement considérable fourni par eMACSJ1341 nous permet d’étudier en détail un type très rare de galaxie.

Les galaxies au repos sont courantes dans l'univers local et représentent le point final de l'évolution galactique. En tant que telle, cette découverte record pourrait offrir des occasions uniques d’étudier ces anciennes galaxies et de déterminer pourquoi la formation d’étoiles s’est terminée en elles. Mikkel Stockmann, membre de l’équipe de l’Université de Copenhague et spécialiste de l’évolution des galaxies, a expliqué:

«[L] ous regardons des galaxies plus lointaines, nous regardons aussi dans le passé, nous voyons donc des objets plus jeunes et qui n'auraient pas dû épuiser leurs réserves de gaz. Comprendre pourquoi cette galaxie a déjà cessé de former des étoiles peut nous donner des indices critiques sur les processus qui régissent la façon dont les galaxies évoluent. "

Vue d'artiste du disque d'accrétion autour du trou noir supermassif qui alimente une galaxie active. Crédit: NASA / Dana Berry, SkyWorks Digital

Dans la même veine, des études récentes suggèrent que la présence d'un trou noir supermassif (SMBH) pourrait être à l'origine de l'inactivité des galaxies. Au fur et à mesure que les puissants jets créés par ces trous noirs commencent à drainer le cœur des galaxies de leur poussière et de leurs gaz, les étoiles potentielles se retrouvent privées du matériau dont elles auraient besoin pour subir un effondrement gravitationnel.

Dans l'intervalle, des observations de suivi sur eMACSJ1341-QG1 sont effectuées à l'aide de télescopes à l'observatoire Paranal au Chili et aux observatoires Maunakea à Hawaii. Ce que ces observations révèlent nous en dira certainement beaucoup sur ce que deviendra notre galaxie de la Voie Lactée un jour, lorsque la poussière et les gaz seront épuisés et que toutes ses étoiles deviendront des géantes rouges et des nains rouges à la vie longue.

Pour en savoir plus: University of Hawa'ii News, The Astrophysical Journal Letters

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