Crédit d'image: NRAO
Une équipe d'astronomes utilisant le télescope Robert C. Byrd Green Bank (GBT) de la National Science Foundation a effectué la première détection concluante de ce qui semble être les éléments constitutifs restants de la formation de la galaxie - des nuages d'hydrogène neutres - qui pullulent autour de la galaxie d'Andromède, située à la constellation d'Andromède, la grande galaxie spirale la plus proche de la Voie lactée.
Cette découverte pourrait aider les scientifiques à comprendre la structure et l'évolution de la Voie lactée et de toutes les galaxies spirales. Cela peut également aider à expliquer pourquoi certaines jeunes étoiles des galaxies matures sont étonnamment dépourvues des éléments lourds que contiennent leurs contemporains.
«On pense que les galaxies géantes, comme Andromède et notre propre Voie lactée, se forment par des fusions répétées avec des galaxies plus petites et par l'accumulation d'un grand nombre de« nuages »de masse encore plus faible - des objets sombres qui manquent d'étoiles et sont même trop petits pour appeler des galaxies », A déclaré David A. Thilker de l'Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland. "Les études théoriques prédisent que ce processus de croissance galactique se poursuit aujourd'hui, mais les astronomes n'ont pas été en mesure de détecter les" blocs de construction "de faible masse attendus dans les galaxies voisines, jusqu'à présent."
Les recherches de Thilker sont publiées dans Astrophysical Journal Letters. Les autres contributeurs sont: Robert Braun de la Fondation néerlandaise pour la recherche en astronomie; René A.M. Walterbos de l'Université d'État du Nouveau-Mexique; Edvige Corbelli de l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri en Italie; Felix J. Lockman et Ronald Maddalena de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) à Green Bank, Virginie-Occidentale; et Edward Murphy de l'Université de Virginie.
La Voie lactée et Andromède se sont formées il y a plusieurs milliards d'années dans un quartier cosmique regorgeant de matières premières galactiques - parmi lesquelles l'hydrogène, l'hélium et la matière noire froide étaient les principaux constituants. À l'heure actuelle, la plupart de cette matière première a probablement été engloutie par les deux galaxies, mais les astronomes soupçonnent que certains nuages primitifs flottent toujours librement.
Des études antérieures ont révélé un certain nombre de nuages d'hydrogène atomique neutre qui se trouvent près de la Voie lactée mais ne font pas partie de son disque. Ceux-ci étaient initialement appelés nuages à haute vitesse (HVC) lorsqu'ils ont été découverts pour la première fois car ils semblaient se déplacer à des vitesses difficiles à concilier avec la rotation galactique.
Les scientifiques ne savaient pas si les HVC comprenaient des éléments constitutifs de la Voie lactée qui avaient jusqu'à présent échappé à la capture, ou s'ils avaient tracé le gaz accéléré à des vitesses inattendues par des processus énergétiques (supernovae multiples) dans la Voie lactée. La découverte de nuages similaires liés à la galaxie d'Andromède renforce la thèse qu'au moins certains de ces HVC sont en effet des blocs de construction galactiques.
Les astronomes peuvent utiliser des radiotélescopes pour détecter le rayonnement caractéristique de 21 centimètres émis naturellement par l'hydrogène atomique neutre. La grande difficulté à analyser ces blocs de construction galactiques de faible masse a été que leur émission radioélectrique naturelle est extrêmement faible. Même ceux les plus proches de nous, les nuages en orbite autour de notre galaxie, sont difficiles à étudier en raison de graves incertitudes de distance. "Nous savons que les HVC de la Voie lactée sont relativement proches, mais précisément la distance est incroyablement difficile à déterminer", a déclaré Thilker.
Les tentatives passées pour trouver des satellites manquants autour de galaxies externes à des distances bien connues n'ont pas abouti en raison du besoin d'un instrument très sensible capable de produire des images haute fidélité, même à proximité d'une source lumineuse comme la galaxie d'Andromède.
On pourrait considérer cette tâche comme la distinction visuelle d'une bougie placée à côté d'un projecteur. La nouvelle conception du GBT récemment commandé a relevé ces défis avec brio et a donné aux astronomes leur premier aperçu du quartier encombré d'Andromède.
La galaxie d'Andromède a été ciblée car c'est la galaxie spirale massive la plus proche. "Dans un certain sens, les riches s'enrichissent, même dans l'espace", a déclaré Thilker. «Toutes choses étant égales par ailleurs, on pourrait s'attendre à trouver plus de nuages primordiaux au voisinage d'une grande galaxie spirale qu'à proximité d'une petite galaxie naine, par exemple. Cela fait d'Andromède un bon endroit où regarder, surtout compte tenu de sa proximité relative - à seulement 2,5 millions d'années-lumière de la Terre. »
Ce que le GBT a pu déterminer était une population de 20 nuages d'hydrogène neutres discrets, ainsi qu'une composante filamenteuse étendue, qui, selon les astronomes, sont toutes deux associées à Andromède. Ces objets, apparemment sous l'influence gravitationnelle du halo d'Andromède, seraient les nuages gazeux des satellites «manquants» (peut-être dominés par la matière noire) et leurs restes de fusion. Ils ont été trouvés à 163 000 années-lumière d'Andromède.
Des modèles cosmologiques privilégiés ont prédit l'existence de ces satellites, et leur découverte pourrait expliquer une partie de la «matière noire froide» manquante dans l'Univers. En outre, la confirmation que ces objets de faible masse sont omniprésents autour de grandes galaxies pourrait aider à résoudre le mystère de la raison pour laquelle certaines jeunes étoiles, connues sous le nom d'étoiles naines G, sont chimiquement similaires à celles qui ont évolué il y a des milliards d'années.
À mesure que les galaxies vieillissent, elles développent de plus grandes concentrations d'éléments lourds formés par les réactions nucléaires dans le cœur des étoiles et dans les explosions cataclysmiques des supernovae. Ces explosions rejettent des éléments lourds dans la galaxie, qui deviennent alors des planètes et sont absorbées par la prochaine génération d'étoiles.
L'analyse spectrale et photométrique des jeunes étoiles de la Voie lactée et d'autres galaxies, cependant, montre qu'il existe un certain nombre de jeunes étoiles étonnamment dépourvues d'éléments lourds, ce qui les fait ressembler à des étoiles qui auraient dû se former aux premiers stades de l'évolution galactique. .
"Une façon de tenir compte de cette étrange anomalie est d'avoir une nouvelle source de matière galactique brute à partir de laquelle former de nouvelles étoiles", a déclaré Murphy. «Étant donné que les nuages à grande vitesse peuvent être les éléments constitutifs restants de la formation des galaxies, ils contiennent des concentrations d'hydrogène presque vierges, principalement exemptes de métaux lourds qui ensemencent des galaxies plus anciennes.» Leur fusion en grandes galaxies pourrait donc expliquer comment du matériel frais est disponible pour la formation d'étoiles naines G.
La galaxie d'Andromède, également connue sous le nom de M31, est l'une des rares galaxies visibles de la Terre à l'œil nu, et est considérée comme une légère tache dans la constellation d'Andromède. Vu à travers un modeste télescope, Andromeda révèle également qu'il possède deux galaxies naines satellites importantes, connues sous le nom de M32 et M110. Ces nains, ainsi que les nuages étudiés par Thilker et ses collaborateurs, sont voués à fusionner avec Andromeda. La Voie lactée, M33 et la galaxie d'Andromède et environ 40 compagnons nains, constituent ce que l'on appelle le «groupe local».
Aujourd'hui, Andromède est peut-être la galaxie la plus étudiée autre que la Voie lactée. En fait, beaucoup de choses que nous savons sur la nature des galaxies comme la Voie lactée ont été apprises en étudiant Andromède, car les caractéristiques générales de notre propre galaxie sont déguisées par notre point de vue interne. "Dans ce cas, Andromeda est un bon analogue de la Voie lactée", a déclaré Murphy. «Cela clarifie l'image. Vivre à l'intérieur de la Voie lactée, c'est comme essayer de déterminer à quoi ressemble votre maison de l'intérieur, sans sortir. Cependant, si vous regardez les maisons des voisins, vous pouvez avoir une idée de ce à quoi pourrait ressembler votre propre maison. »
Le GBT est le plus grand radiotélescope entièrement orientable du monde.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ORANO
