Les astronomes ont montré pour la première fois que même les plus petites galaxies de l'Univers ont des structures complexes qui indiquent une histoire complexe. À l'aide du télescope Subaru, une équipe d'astronomes de l'Observatoire national d'astronomie du Japon, de l'Institut de physique de Lituanie, de l'Université de Durham, de l'Observatoire de Paris, de l'Université de Kyoto, de l'Observatoire astronomique Gunma et de l'Université de Tokyo ont découvert un halo étendu de étoiles avec une coupure nette dans la galaxie irrégulière naine Leo A, membre du groupe local de galaxies qui comprend la Voie lactée. La découverte remet en question les scénarios actuels de formation de galaxies en montrant qu'au lieu d'être les conservateurs de blocs de construction immaculés qui se sont combinés pour former de plus grandes galaxies, les galaxies irrégulières naines ont leur propre histoire de construction.
Comprendre la formation et l'évolution des galaxies à des échelles de temps comparables à l'âge de l'Univers est l'un des plus grands défis de l'astronomie. Dans les scénarios de la cosmologie standard (Note 1), les galaxies sont construites par fusion hiérarchique: de petites fluctuations de densité primordiale dans la distribution lisse de la matière dans l'Univers primitif croissent et se combinent pour former des structures plus grandes comme la Voie lactée. Les types de galaxies les plus nombreux de l'univers - les galaxies naines irrégulières (Note 2) - sont censés conserver leurs propriétés inchangées au cours de milliards d'années et représentent des blocs de construction primitifs primitifs. C'est une des raisons pour lesquelles les astronomes ont récemment étudié avec grand intérêt les galaxies irrégulières naines.
L'équipe dirigée par les professeurs Nobuo Arimoto (Observatoire astronomique national du Japon) et Vladas Vansevicius (Institut de physique, Lituanie) a étudié Leo A - une galaxie irrégulière naine isolée et extrêmement riche en gaz avec seulement 0,01% de la masse de la Voie lactée et une faible fraction des éléments chimiques produits par les générations précédentes d'étoiles. Ces caractéristiques suggèrent que cette galaxie a évolué sans interaction significative avec d'autres galaxies. On pense que cette galaxie a une structure assez simple, contrairement aux grandes galaxies à disques comme la Voie lactée. Cependant, cette vue doit être modifiée en raison de l'imagerie profonde des régions extérieures de cette galaxie avec le télescope Subaru.
Avant ces observations, Leo A était déjà connu pour avoir une grande taille angulaire (7 ′ x 5 ′; note 3) et le télescope Subaru équipé de sa caméra Prime Focus (Suprime-Cam) était un instrument idéal pour étudier les étoiles au limites extérieures de la galaxie (Fig.1). Une seule exposition avec Suprime-Cam couvre un champ de vision de 34 ′ x 27 ′ (taille de pixel 0 ”.2 x 0” .2) avec une sensibilité élevée. L'équipe a acquis des images optiques de la galaxie irrégulière naine Leo A avec trois filtres à large bande en novembre 2001. Afin de retracer toute l'étendue des vieilles étoiles de Leo A, l'équipe a utilisé des étoiles à branches géantes rouges (RVB) qui évoluent bas -étoiles de masse avec une luminosité très élevée et devraient représenter bien les structures étendues des galaxies. Ils ont étudié l'intérieur d'une ellipse d'axe semi-majeur a = 12 ′ qui couvre entièrement la galaxie et ont détecté 1394 étoiles RVB réparties symétriquement et en douceur dans ce champ.
La figure 2 montre le profil radial de la densité numérique en surface des étoiles géantes rouges. L'équipe a trouvé une structure de disque significativement plus grande (avec un axe semi-majeur de 5,5 ′) que précédemment connue (3,5 ′). De plus, les observations profondes ont permis la découverte d'une nouvelle composante stellaire dans les galaxies naines irrégulières, que l'équipe appelle un «halo». (5.5′-7.5 ′), qui a une pente moins raide dans la densité numérique des étoiles RVB. La composante halo se termine à 8 ′ du centre de la galaxie avec une coupure nette dans la distribution des étoiles RVB. L'existence d'une telle structure de halo dans les galaxies irrégulières naines n'avait pas été confirmée avant ces observations.
La taille de Leo A révélée par ces nouvelles observations est deux fois plus grande que sa taille précédemment acceptée, ce qui suggère que même dans l'univers voisin, nous ne voyons les galaxies que comme des «pointes d'icebergs» qui sont en fait quelques fois plus étendues.
Le halo nouvellement découvert avec une coupure stellaire nette et le disque de la galaxie irrégulière naine Leo A ressemble étroitement à la structure ainsi qu'au contenu stellaire et gazeux trouvé dans les grandes galaxies à disque à part entière comme la Voie lactée. On pense que la structure compliquée des grandes galaxies massives est le résultat de la fusion de galaxies moins massives comme les galaxies naines irrégulières. Cependant, cette étude révèle clairement que la galaxie irrégulière naine Leo A a déjà des composants de disque et de halo, et suggère des histoires d'accumulation complexes pour des galaxies même de très faible masse comme Leo A, qui sont censées se former directement à partir des fluctuations de densité primordiale dans le premier univers (note 1) et remet en question la compréhension contemporaine de l'évolution des galaxies. Les professeurs N. Arimoto et V. Vansevicius croient que Leo A est une? Pierre de Rosette? (Note 4) pour comprendre le processus de formation et d'évolution des galaxies.
L'article scientifique sur cette recherche a été accepté pour publication dans le 20 août 2004, Astrophysical Journal Letters (Volume 611, Numéro 2, L93).
Source d'origine: communiqué de presse Subaru
