Les galaxies naines dépourvues d’étoiles s’avèrent être le chaînon manquant dans la formation de rares galaxies naines ultra-compactes

Les astronomes utilisant le télescope Gemini North, la moitié de l’Observatoire international Gemini exploité par le NOIRLab de la NSF, ont capturé les restes en érosion de plus de 100 galaxies naines alors qu’elles se transforment en galaxies naines ultra-compactes, des objets dont la masse est bien supérieure à celle des amas d’étoiles. beaucoup plus petite que les galaxies naines. Ces découvertes confirment que de nombreuses galaxies naines ultra-compactes sont probablement les restes fossiles de galaxies naines normales qui ont été dépouillées de leurs couches externes.

Les galaxies naines ultra-compactes (UCD) comptent parmi les groupements stellaires les plus denses de l’univers. Plus compacts que d’autres galaxies de masse similaire, mais plus grands que les amas d’étoiles – les objets auxquels ils ressemblent le plus – ces objets mystérieux ont défié toute classification. La pièce manquante à ce puzzle est le manque d’objets transitionnels (intermédiaires) à étudier. Cependant, une nouvelle étude des galaxies comble ces pièces manquantes pour montrer que bon nombre de ces objets énigmatiques sont probablement formés à partir de la destruction de galaxies naines.

L’ouvrage est publié dans la revue Nature.

L’idée selon laquelle les UCD seraient des vestiges de galaxies naines perturbées a été proposée depuis leur découverte il y a plus de deux décennies. Cependant, les recherches précédentes n’ont pas révélé la grande population de galaxies en transition que l’on pourrait s’attendre à trouver.

Ainsi, une équipe internationale d’astronomes a mené une recherche systématique de ces objets de stade intermédiaire autour de l’amas de la Vierge, un regroupement de milliers de galaxies en direction de la constellation de la Vierge. En utilisant le télescope Gemini North près du sommet du Mauna Kea à Hawaï, l’équipe a identifié plus de 100 de ces galaxies au chaînon manquant qui montrent chaque étape du processus de transformation.

“Nos résultats fournissent l’image la plus complète de l’origine de cette mystérieuse classe de galaxies découverte il y a près de 25 ans”, a déclaré Eric Peng, astronome du NOIRLab, co-auteur de l’article décrivant ces résultats. “Nous montrons ici que 106 petites galaxies de l’amas de la Vierge ont des tailles comprises entre les galaxies naines normales et les UCD, révélant un continuum qui comble l’écart de taille entre les amas d’étoiles et les galaxies.”

L’équipe a compilé son échantillon en examinant d’abord les images de l’enquête Next Generation Virgo Cluster Survey, prises avec le télescope Canada-France-Hawaï. Bien qu’ils aient pu identifier des centaines de progéniteurs candidats de l’UCD, ils n’ont pas pu confirmer leur véritable nature. L’obstacle était que les UCD entourés d’enveloppes d’étoiles ne se distinguaient pas des galaxies normales situées plus loin au-delà de l’amas de la Vierge.

Pour distinguer les progéniteurs candidats UCD des galaxies d’arrière-plan, l’équipe a effectué des études spectroscopiques de suivi avec Gemini North pour obtenir des mesures plus concrètes de leurs distances. Ces observations ont permis aux astronomes d’éliminer toutes les galaxies d’arrière-plan de leurs échantillons jusqu’à ce qu’il ne reste plus que les UCD de l’amas de la Vierge.

Au sein de cette vaste étude se trouvent de nombreuses galaxies naines contenant des amas d’étoiles centrales ultra-compacts. Ces galaxies représentent les premiers stades du processus de transformation et suggèrent qu’une fois que les galaxies massives voisines auront dépouillé ces naines de leurs couches externes d’étoiles et de gaz, ce qui restera sera un objet identique aux UCD de stade avancé déjà identifiés.

Les chercheurs ont également découvert de nombreux objets entourés d’enveloppes stellaires très étendues et diffuses, ce qui indique qu’ils sont actuellement en pleine transition à mesure que leurs étoiles et leur matière noire sont éliminées. Au sein de leur vaste échantillon, l’équipe a identifié des objets à plusieurs autres étapes du processus évolutif qui, une fois placés en séquence, racontent une histoire fascinante sur la morphologie des UCD. De plus, presque tous les candidats se trouvaient à proximité de galaxies massives, ce qui suggère que leur environnement local a joué un rôle important dans leur formation.

“Une fois que nous avons analysé les observations Gemini et éliminé toute contamination de fond, nous avons pu constater que ces galaxies de transition existaient presque exclusivement à proximité des plus grandes galaxies. Nous avons immédiatement su que la transformation environnementale devait être importante”, a déclaré Kaixiang Wang, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université de Pékin et auteur principal de l’article.

En plus d’identifier l’environnement dans lequel vivent les UCD, ces résultats fournissent également des informations précieuses sur le nombre de ces objets et à quoi ressemble la séquence complète de leur changement évolutif.

“C’est passionnant de pouvoir enfin voir cette transformation en action”, a déclaré Peng. “Cela nous indique que beaucoup de ces UCD sont des restes fossiles visibles d’anciennes galaxies naines dans des amas de galaxies, et nos résultats suggèrent qu’il y a probablement beaucoup plus de restes de faible masse à trouver”, a-t-il ajouté.

“Cette étude illustre comment de grandes enquêtes peuvent améliorer notre compréhension des plus grandes questions de l’astronomie, comme l’évolution des galaxies”, déclare Chris Davis, directeur du programme NSF pour NOIRLab. “NOIRLab de NSF est un leader mondial dans le soutien aux études astronomiques et, surtout, en fournissant à la communauté et au public un accès aux données et aux étonnantes découvertes qui en résultent.”