L'étude la plus détaillée de la périphérie des galaxies elliptiques massives à la moitié de l'âge de l'Univers a été réalisée par une équipe internationale dirigée par Fernando Buitrago, de l'Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço et de la Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). L'étude a été publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et contribue à la compréhension de l'évolution des plus grandes galaxies de l'Univers au fil du temps.

Les galaxies ont considérablement augmenté en taille depuis le début de l'Univers, et galaxies elliptiques, en particulier, sont les plus grandes galaxies en taille et en masse. Quel est le principal moteur de la croissance tardive de leurs parties externes était la question qui a motivé cette étude.

Avec les galaxies à disques, comme notre Voie Lactée, il est assez facile d'identifier leurs parties distinctes :le renflement central, le disque avec ses bras spiraux, et un halo d'étoiles enveloppant le tout. Les astronomes peuvent dire, par exemple, que le halo stellaire est principalement formé d'étoiles de galaxies satellites qui se sont fusionnées en elles.

Pour les galaxies elliptiques, cependant, c'est beaucoup plus difficile parce que ces galaxies ressemblent beaucoup à un lisse, nuage d'étoiles sans relief. Fernando Buitrago (IA et FCUL) dit :« Avec les galaxies elliptiques, il y a des preuves directes de la fusion des galaxies satellites en cours, mais il est difficile d'affirmer que les processus qui se sont produits pour que ces galaxies fassent croître leurs enveloppes externes sont les mêmes que ceux que nous voyons se produire dans les galaxies à disques comme la nôtre. »

D'où, Buitrago et son équipe ont entrepris d'étudier la nature de la périphérie d'un échantillon de galaxies elliptiques massives lorsque l'Univers avait la moitié de son âge actuel, environ 6, il y a 2 milliards d'années. Concentrant leurs recherches sur les traits faibles à de grandes distances du centre galactique, ils ne pouvaient travailler qu'avec l'image la plus profonde de l'Univers, le champ ultra-profond de Hubble (HUDF). En utilisant les six galaxies correspondant à leurs critères et enregistrées dans cette image, les chercheurs ont pu démontrer pour la première fois l'existence d'enveloppes stellaires étendues dans des galaxies elliptiques massives individuelles à cette période.

La qualité des informations collectées dans le HUDF, a permis à l'équipe de caractériser les halos galactiques individuels et de les replacer dans le contexte de l'histoire évolutive de ce type de galaxies. De plus, Buitrago et son équipe ont pu conclure que, pour leur échantillon de galaxies elliptiques massives à la moitié de l'âge de l'Univers, les parties extérieures étaient, comme les galaxies à disques, formé principalement en raison de la fusion d'autres galaxies. Ils ont même tenté d'identifier dans ces auréoles des traces d'épisodes récents de fusion galactique.

Les résultats ont émergé de la comparaison de l'échantillon avec des simulations mathématiques basées sur le modèle actuel de formation et d'évolution des galaxies. L'équipe a vu que, dans ce cas précis, la simulation et les données réelles correspondaient très bien et qu'il était possible d'inférer des parallélismes.

« Dans les galaxies elliptiques, on ne peut pas dire 'c'est le renflement galactique et c'est le halo', " dit Buitrago, "Toutes les étoiles forment un énorme sphéroïde, comme un immense ballon de rugby. Mais lorsque nous utilisons une simulation informatique, nous pouvons suivre l'origine de chaque partie de la galaxie simulée et comparer avec nos vraies galaxies. Grâce à cette méthode, nous avons identifié le processus derrière l'augmentation spectaculaire de ces parties externes de galaxies, et ont pu expliquer comment leur taille évolue."