En utilisant les données de l'enquête CALIFA Integral Field Spectroscopy (IFS) et des outils de modélisation avancés, des chercheurs de l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) ont obtenu des résultats importants sur la composante sphérique centrale (le renflement) dans les galaxies spirales comme la Voie lactée, apporter un nouvel éclairage sur la compréhension de l'évolution galactique. Les résultats sont publiés dans le dernier numéro de Astronomie &Astrophysique .

Il a fallu plusieurs années et beaucoup de puissance de calcul pour analyser environ un demi-million de spectres à partir d'un échantillon qui couvre tous les types morphologiques de galaxies spirales sans interaction. L'équipe a effectué les premières mesures de la variation d'âge des étoiles dans le bulbe, du centre à la périphérie, et déterminé comment cette différence d'âge se rapporte à d'autres propriétés de la galaxie, comme l'existence de noyaux galactiques actifs (AGN) et la masse totale des étoiles dans la galaxie.

L'étude a révélé que la population stellaire au centre des galaxies spirales les plus massives est plus ancienne que les étoiles au bord du bulbe, tandis que dans les galaxies de faible masse, c'est le contraire qui se produit :les étoiles les plus jeunes peuplent le centre du renflement, et les plus âgés sont à la périphérie. Ce résultat est en accord avec une étude précédente de l'équipe, qui avait déjà trouvé des preuves solides d'un scénario unifié pour la formation de galaxies spirales. Contrairement aux hypothèses précédentes, les galaxies spirales de masse faible et élevée apparaissent de la même manière, bien que les galaxies de masse élevée passent les mêmes étapes de formation plus tôt et plus rapidement que leurs homologues de masse inférieure.

Ces mesures peuvent être utilisées pour estimer l'impact d'un AGN sur l'évolution du renflement (et donc galactique). Le fait que la masse d'un renflement soit étroitement liée à celle du trou noir supermassif qui alimente l'AGN indique un lien physique intime entre la croissance des galaxies et leurs trous noirs supermassifs. Comprendre la formation et l'évolution des renflements est donc indispensable pour comprendre comment les trous noirs supermassifs sont nés à l'ère de la réionisation, et comment ils ont influencé l'évolution des galaxies.

chercheur IA Iris Breda, l'auteur principal de l'article, a développé la plupart de ces travaux au cours de son doctorat récemment terminé. à l'IA et à la Faculté des Sciences de l'Université de Porto. Elle dit, "Il y a beaucoup de leçons importantes que l'on peut tirer de notre étude, le plus pertinent étant que les renflements hébergés par des galaxies spirales massives ne peuvent pas s'être formés lors d'un épisode de formation d'étoiles rapide et violent, comme on le pense généralement. Au contraire, ces résultats soutiennent un scénario où ces renflements se forment progressivement dans les 2 à 4 milliards d'années. Avec nos résultats précédents, notre étude récente vient étayer l'hypothèse que les galaxies les moins massives, qui forment maintenant activement des étoiles au centre même de leurs renflements, ressemblent actuellement à une version réduite des galaxies spirales les plus massives à leurs premiers stades d'évolution."

Enquêteur FCT Polychronis Papaderos, responsable des études de l'IA sur l'histoire de l'assemblage des galaxies résolues dans l'espace et le temps, dit, "Un AGN évacue le renflement du gaz froid, et arrête donc la formation d'étoiles, d'abord dans sa partie centrale, et au fur et à mesure que le temps passe, dans sa périphérie. Ce phénomène se traduit par une diminution de l'âge moyen des populations stellaires lorsque l'on passe du centre à la périphérie du bulbe. En profitant de ce fait, nous avons inventé une méthode pour estimer la vitesse moyenne de l'extinction de la formation d'étoiles à l'envers pilotée par l'AGN. La vitesse relativement faible que nous en déduisons (1-2 km/s) implique que l'augmentation de l'activité AGN ne conduit pas à un épisode catastrophique d'élimination soudaine de gaz et à une interruption brutale de la formation d'étoiles dans tout le bulbe."

La participation de l'équipe d'IA à des relevés radio tels que la carte évolutive de l'univers (EMU) offre des conditions idéales pour une étude détaillée sans précédent de l'interaction des AGN avec le gaz ambiant dans les noyaux galactiques par interférométrie radio profonde. Cela leur permet de rechercher des radio-jets à petite échelle dans les renflements, qui, selon eux, n'ont pas été détectés dans les précédentes observations d'interférométrie radio à basse résolution.

L'étude de l'activité AGN depuis l'ère de la réionisation et son impact sur l'évolution galactique constitue l'un des principaux axes de recherche à l'IA.

Le coordinateur de l'IA, José Afonso de la Faculté des sciences de l'Université de Lisbonne, a déclaré :"Les détails les plus fins de la formation et de l'évolution des galaxies sont enfin explorés, aligner des observations sans précédent avec des outils de calcul et de modélisation révolutionnaires. Ces techniques passeront bientôt au niveau supérieur, comme nous allons installer un nouveau, spectrographe puissant, LUNE, au Très Grand Télescope de l'ESO. Nous aurons alors accès à des observations détaillées de millions de galaxies à l'apogée de l'évolution des galaxies dans l'univers, quand l'univers avait moins de la moitié de son âge actuel. Des chercheurs de l'IA seront là, explorer ces nouvelles observations et aider à mieux comprendre l'histoire de l'assemblage des galaxies."