Cette image montre la galaxie NGC 6744, à environ 30 millions d'années-lumière. C'est l'une des 50 galaxies observées dans le cadre du Legacy ExtraGalactic UV Survey (LEGUS) du télescope spatial Hubble. le plus pointu, l'étude la plus complète en lumière ultraviolette des galaxies en formation d'étoiles dans l'Univers proche, offrant une ressource étendue pour comprendre les complexités de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. L'image est un composite utilisant à la fois la lumière ultraviolette et la lumière visible, recueillies avec la caméra à champ large 3 de Hubble et la caméra avancée pour les levés. Crédit :NASA, ESA, et l'équipe LEGUS
Capitalisant sur la netteté et la gamme spectrale inégalées du télescope spatial Hubble de la NASA, une équipe internationale d'astronomes publie le plus complet, levé à haute résolution en lumière ultraviolette des galaxies voisines en formation d'étoiles.
Les chercheurs ont combiné de nouvelles observations de Hubble avec des images d'archives de Hubble pour 50 galaxies spirales et naines formant des étoiles dans l'univers local, offrant une ressource vaste et étendue pour comprendre les complexités de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. Le projet, appelé Legacy ExtraGalactic UV Survey (LEGUS), a amassé des catalogues d'étoiles pour chacune des galaxies LEGUS et des catalogues d'amas pour 30 des galaxies, ainsi que des images des galaxies elles-mêmes. Les données fournissent des informations détaillées sur les jeunes, étoiles massives et amas d'étoiles, et comment leur environnement affecte leur développement.
"Il n'y a jamais eu auparavant d'amas d'étoiles et de catalogue d'étoiles incluant des observations en lumière ultraviolette, " a expliqué la responsable de l'enquête Daniela Calzetti de l'Université du Massachusetts, Amherst. "La lumière ultraviolette est un traceur majeur des populations d'étoiles les plus jeunes et les plus chaudes, dont les astronomes ont besoin pour dériver les âges des étoiles et obtenir une histoire stellaire complète. La synergie des deux catalogues combinés offre un potentiel sans précédent pour comprendre la formation des étoiles."
Comment les étoiles se forment est toujours une question épineuse en astronomie. "Une grande partie de la lumière que nous recevons de l'univers vient des étoiles, et pourtant nous ne comprenons toujours pas de nombreux aspects de la formation des étoiles, " a déclaré Elena Sabbi, membre de l'équipe du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland. "C'est même la clé de notre existence - nous savons que la vie ne serait pas ici si nous n'avions pas une étoile autour de nous."
L'équipe de recherche a soigneusement sélectionné les cibles LEGUS parmi 500 galaxies, compilé dans des enquêtes au sol, situé entre 11 millions et 58 millions d'années-lumière de la Terre. Les membres de l'équipe ont choisi les galaxies en fonction de leur masse, taux de formation d'étoiles, et des abondances d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium. Le catalogue d'objets ultraviolets collectés par le vaisseau spatial Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA a également aidé à tracer la voie de l'étude Hubble.
UGCA 281 est une galaxie naine compacte bleue située dans la constellation de Canes Venatici. À l'intérieur, deux amas d'étoiles géantes apparaissent d'un blanc brillant et sont emmaillotés par des nuages d'hydrogène gazeux verdâtres. Ces amas sont responsables de la majeure partie de la formation récente d'étoiles dans l'UGCA 281; le reste de la galaxie est composé d'étoiles plus anciennes et apparaît de couleur plus rouge. Les objets rougeâtres à l'arrière-plan sont des galaxies d'arrière-plan qui apparaissent à travers la galaxie naine diffuse. L'image est un composite utilisant à la fois la lumière ultraviolette et la lumière visible, recueillies avec la caméra à champ large 3 de Hubble et la caméra avancée pour les levés. Crédit :NASA, ESA, et l'équipe LEGUS
L'équipe a utilisé la Wide Field Camera 3 de Hubble et la Advanced Camera for Surveys sur une période d'un an pour prendre des images en lumière visible et ultraviolette des galaxies et de leurs jeunes étoiles et amas d'étoiles les plus massives. Les chercheurs ont également ajouté des images d'archives en lumière visible pour fournir une image complète.
Les catalogues d'amas d'étoiles en contiennent environ 8, 000 jeunes amas dont l'âge varie de 1 million à environ 500 millions d'années. Ces groupements stellaires sont jusqu'à 10 fois plus massifs que les plus grands amas observés dans notre galaxie de la Voie lactée.
Les catalogues d'étoiles comprennent environ 39 millions d'étoiles qui sont au moins cinq fois plus massives que notre Soleil. Les étoiles dans les images en lumière visible ont entre 1 million et plusieurs milliards d'années; les plus jeunes étoiles, ceux entre 1 million et 100 millions d'années, briller en évidence dans la lumière ultraviolette.
Les données de Hubble fournissent toutes les informations pour analyser ces galaxies, les chercheurs ont expliqué. "Nous proposons également des modèles informatiques pour aider les astronomes à interpréter les données des catalogues d'étoiles et d'amas, " dit Sabbi. " Chercheurs, par exemple, peut étudier comment la formation d'étoiles s'est produite dans une galaxie spécifique ou un ensemble de galaxies. Ils peuvent corréler les propriétés des galaxies avec leur formation d'étoiles. Ils peuvent déduire l'histoire de la formation des étoiles des galaxies. Les images en lumière ultraviolette peuvent également aider les astronomes à identifier les étoiles progénitrices des supernovas trouvées dans les données. »
L'une des questions clés auxquelles l'enquête peut aider les astronomes à répondre est le lien entre la formation des étoiles et les principales structures, tels que les bras en spirale, qui composent une galaxie.
Ces six images représentent la variété des régions de formation d'étoiles dans les galaxies proches. Les galaxies font partie du Legacy ExtraGalactic UV Survey (LEGUS) du télescope spatial Hubble, le plus pointu, l'étude la plus complète en lumière ultraviolette des galaxies en formation d'étoiles dans l'univers proche. L'enquête LEGUS combine de nouvelles observations de Hubble avec des images d'archives de Hubble pour 50 galaxies spirales et naines en formation d'étoiles à proximité, offrant une ressource vaste et étendue pour comprendre les complexités de la formation des étoiles et de l'évolution des galaxies. Les astronomes publient les catalogues d'étoiles pour chacune des galaxies LEGUS et les catalogues d'amas pour 30 des galaxies, ainsi que des images des galaxies elles-mêmes. Les catalogues fournissent des informations détaillées sur les jeunes, étoiles massives et amas d'étoiles, et comment leur environnement affecte leur développement. Les six images se composent de deux galaxies naines (UGC 5340 et UGCA 281) et de quatre grandes galaxies spirales (NGC 3368, NGC 3627, NGC 6744, et NGC 4258). Les images sont un mélange de lumière ultraviolette et de lumière visible de la caméra à champ large 3 et de la caméra avancée pour les levés de Hubble. Toutes les galaxies subissent une vigoureuse formation d'étoiles et d'amas d'étoiles. L'un des objectifs de LEGUS est d'échantillonner des régions de formation d'étoiles dans chaque galaxie. Parce que les galaxies sont relativement proches de la Terre, Hubble peut résoudre des étoiles individuelles. La naissance d'étoiles la plus intense et la plus récente dans les galaxies naines est concentrée loin du centre. Dans l'UGC 5340, une poche de naissance rapide d'étoiles apparaît dans le coin inférieur droit, et peut avoir été déclenché par une interaction gravitationnelle avec une galaxie compagnon invisible. La formation d'étoiles est présente sur tout le corps de l'UGC 5340, et les étoiles relativement jeunes sont responsables de la couleur bleu-blanc de la galaxie. Dans l'UGCA 281, deux amas d'étoiles géantes apparaissent d'un blanc brillant et sont emmaillotés par des nuages d'hydrogène gazeux verdâtres. Ces amas sont responsables de la majeure partie de la formation récente d'étoiles dans l'UGCA 281; le reste de la galaxie est composé d'étoiles plus anciennes et apparaît de couleur plus rouge que l'UGC 5340. Les objets rougeâtres dans les images des galaxies naines sont des galaxies d'arrière-plan qui apparaissent à travers ces objets diffus. Dans les galaxies spirales, une vague de formation d'étoiles se produit le long des filaments sombres qui composent les bras spiraux. Les étoiles naissantes illuminent l'hydrogène gazeux environnant, faire apparaître les étoiles roses. La naissance des étoiles commence au niveau des bras spiraux intérieurs et se déplace vers l'extérieur. Les régions blanc laiteux au centre de ces galaxies représentent la lueur d'un nombre incalculable d'étoiles. Les amas d'étoiles de ces galaxies sont âgés de 1 million à environ 500 millions d'années. Ces groupements stellaires sont jusqu'à 10 fois plus massifs que les plus grands amas observés dans notre galaxie de la Voie lactée. Les étoiles des galaxies qui peuvent être détectées dans les images vont de la taille de notre Soleil à plus de 100 fois la masse de notre Soleil. Ils ont entre 1 million et plusieurs milliards d'années. Les six galaxies se situent entre 19 et 42 millions d'années-lumière de la Terre. Ils ont été observés entre janvier 2014 et juillet 2014. Crédit :NASA, ESA, et l'équipe LEGUS
"Quand nous regardons une galaxie spirale, nous ne voyons généralement pas une distribution aléatoire d'étoiles, " Calzetti a déclaré. "C'est une structure très ordonnée, que ce soit des bras en spirale ou des anneaux, et c'est particulièrement vrai avec les populations stellaires les plus jeunes. D'autre part, il existe plusieurs théories concurrentes pour connecter les étoiles individuelles dans les amas d'étoiles individuels à ces structures ordonnées.
"En voyant les galaxies dans les moindres détails - les amas d'étoiles - tout en montrant également la connexion avec les plus grandes structures, nous essayons d'identifier les paramètres physiques qui sous-tendent cet ordonnancement des populations stellaires au sein des galaxies. Getting the final link between gas and star formation is key for understanding galaxy evolution."
Team member Linda Smith of the European Space Agency (ESA) and the Space Telescope Science Institute, added:"We're looking at the effects of the environment, particularly with star clusters, and how their survival is linked to the environment around them."
The LEGUS survey will also help astronomers interpret views of galaxies in the distant universe, where the ultraviolet glow from young stars is stretched to infrared wavelengths due to the expansion of space. "The data in the star and cluster catalogs of these nearby galaxies will help pave the way for what we see with NASA's upcoming infrared observatory, le télescope spatial James Webb, developed in partnership with ESA and the Canadian Space Agency (CSA), " Sabbi said.
Webb observations would be complementary to the LEGUS views. The space observatory will penetrate dusty stellar cocoons to reveal the infrared glow of infant stars, which cannot be seen in visible- and ultraviolet-light images. "Webb will be able to see how star formation propagates over a galaxy, " Sabbi continued. "If you have information on the gas properties, you can really connect the points and see where, lorsque, and how star formation happens."
