Antlia 2 est légèrement plus grande que le Grand Nuage de Magellan et représente presque 1/3 de la Voie Lactée elle-même. Crédit :V. Belokurov et A. Smith (Cambridge, Royaume-Uni et CCA, New York, US) basé sur les images de Marcus et Gail Davies et Robert Gendler
Le satellite Gaia a repéré une énorme galaxie «fantôme» tapie à la périphérie de la Voie lactée.
Une équipe internationale d'astronomes, notamment de l'Université de Cambridge, a découvert l'objet massif lors du chalutage à travers les données du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne. L'object, nommé Antlia 2 (ou Ant 2), a évité la détection jusqu'à présent grâce à sa densité extrêmement faible ainsi qu'à une cachette parfaitement choisie, derrière le linceul du disque de la Voie Lactée. Les chercheurs ont publié leurs résultats en ligne aujourd'hui.
Ant 2 est connue comme une galaxie naine. Au fur et à mesure que les structures ont émergé au début de l'Univers, les naines ont été les premières galaxies à se former, et ainsi la plupart de leurs étoiles sont vieilles, faible masse et pauvre en métaux. Mais comparé aux autres satellites nains connus de notre Galaxie, La fourmi 2 est immense :elle est aussi grosse que le Grand Nuage de Magellan (LMC), et un tiers de la taille de la Voie lactée elle-même.
Ce qui rend Ant 2 encore plus inhabituel, c'est le peu de lumière qu'elle émet. Par rapport au LMC, un autre satellite de la Voie Lactée, La fourmi 2 vaut 10, 000 fois plus faible. En d'autres termes, il est soit beaucoup trop grand pour sa luminosité, soit beaucoup trop faible pour sa taille.
"C'est le fantôme d'une galaxie, " a déclaré Gabriel Torrealba, l'auteur principal du journal. "Des objets aussi diffus que Ant 2 n'ont tout simplement jamais été vus auparavant. Notre découverte n'a été possible que grâce à la qualité des données Gaia."
La mission Gaia de l'ESA a produit le catalogue d'étoiles le plus riche à ce jour, y compris des mesures de haute précision de près de 1,7 milliard d'étoiles et révélant des détails inédits de notre galaxie d'origine. Plus tôt cette année, La deuxième publication de données de Gaia a mis de nouveaux détails sur les étoiles de la Voie lactée à la disposition des scientifiques du monde entier.
Les chercheurs à l'origine de la présente étude - de Taïwan, la Grande-Bretagne, les Etats Unis, Australie et Allemagne - ont recherché les nouvelles données Gaia pour les satellites de la Voie lactée en utilisant les étoiles RR Lyrae. Ces étoiles sont vieilles et pauvres en métal, typique de ceux trouvés dans une galaxie naine. Les RR Lyrae changent de luminosité avec une période d'une demi-journée et peuvent être localisées grâce à ces impulsions bien définies.
A quoi ressemblerait Antlia 2 si vous pouviez le voir depuis la Terre. Crédit :G. Torrealba (Academia Sinica, Taïwan), V. Belokurov (Cambridge, Royaume-Uni et CCA, New York, US) basé sur l'image de l'ESO/S. Brunier
"RR Lyrae avait été trouvé dans tous les satellites nains connus, alors quand nous en avons trouvé un groupe assis au-dessus du disque galactique, nous n'avons pas été totalement surpris, " a déclaré le co-auteur Vasily Belokurov de l'Institut d'astronomie de Cambridge. " Mais quand nous avons regardé de plus près leur emplacement dans le ciel, il s'est avéré que nous avons trouvé quelque chose de nouveau, car aucun objet précédemment identifié n'est apparu dans aucune des bases de données que nous avons recherchées."
L'équipe a contacté des collègues de l'Anglo-Australian Telescope (AAT) en Australie, mais quand ils ont vérifié les coordonnées de Ant 2, ils ont réalisé qu'ils avaient une fenêtre d'opportunité limitée pour obtenir des données de suivi. Ils ont pu mesurer les spectres de plus de 100 étoiles géantes rouges juste avant que le mouvement de la Terre autour du Soleil ne rende Ant 2 inobservable pendant des mois.
Les spectres ont permis à l'équipe de confirmer que l'objet fantomatique qu'ils ont repéré était réel :toutes les étoiles se déplaçaient ensemble. Ant 2 ne s'approche jamais trop près de la Voie Lactée, en restant toujours au moins 40 kiloparsecs (environ 130, 000 années-lumière). Les chercheurs ont également pu obtenir la masse de la galaxie, ce qui était bien plus bas que prévu pour un objet de sa taille.
Antlia 2 est un géant, mais de faible masse, galaxie naine. Alors qu'Antlia 2 orbite autour de la Voie lactée, il est probable que les étoiles soient arrachées à la galaxie naine et déposées à la périphérie de la Voie lactée. Les étoiles oranges montrent les résultats d'un modèle informatique d'Antlia 2. L'arrière-plan montre la vue du satellite Gaia sur l'ensemble du ciel nocturne. Le Grand Nuage de Magellan (LMC) est visible sous le disque de la Voie Lactée - bien que de taille similaire à Antlia 2, le LMC est de 10, 000 fois plus lumineux. Crédit :J. Sanders (Cambridge, UK) basé sur l'image de Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC); A. Moitinho / A. F. Silva / M. Barros / C. Barata, Université de Lisbonne, Le Portugal; H. Savietto, Recherche de fourche, le Portugal
"L'explication la plus simple de la raison pour laquelle Ant 2 semble avoir si peu de masse aujourd'hui est qu'elle est détruite par les marées galactiques de la Voie lactée, " a déclaré le co-auteur Sergey Koposov de l'Université Carnegie Mellon. " Ce qui reste inexpliqué, cependant, est la taille géante de l'objet. Normalement, alors que les galaxies perdent de la masse à cause des marées de la Voie lactée, ils rétrécissent, pas grandir."
S'il est impossible de gonfler le nain en lui enlevant de la matière, puis Ant 2 devait être né énorme. L'équipe n'a pas encore compris le processus exact qui a rendu Ant 2 si étendu. Bien que des objets de cette taille et de cette luminosité n'aient pas été prédits par les modèles actuels de formation des galaxies, récemment, il a été spéculé que certains nains pourraient être gonflés par la formation d'étoiles vigoureuses. Les vents stellaires et les explosions de supernova repousseraient le gaz inutilisé, affaiblissant la gravité qui lie la galaxie et permettant à la matière noire de dériver également vers l'extérieur.
"Même si la formation d'étoiles pouvait remodeler la distribution de la matière noire dans Ant 2 telle qu'elle a été assemblée, il doit avoir agi avec une efficacité sans précédent, " a déclaré le co-auteur Jason Sanders, aussi de Cambridge.
Alternativement, La faible densité de la fourmi 2 pourrait signifier qu'une modification des propriétés de la matière noire est nécessaire. La théorie actuellement privilégiée prédit que la matière noire se tassera étroitement au centre des galaxies. Étant donné à quel point le nouveau nain semble moelleux, une particule de matière noire qui a moins tendance à se regrouper peut être nécessaire.
"Par rapport au reste de la soixantaine de satellites de la Voie Lactée, Ant 2 est un excentrique, " a déclaré le co-auteur Matthew Walker, également de l'Université Carnegie Mellon. "Nous nous demandons si cette galaxie n'est que la pointe d'un iceberg, et la Voie lactée est entourée d'une grande population de nains presque invisibles similaires à celui-ci."
L'écart entre Ant 2 et le reste des naines galactiques est si large que cela pourrait bien être une indication qu'une physique importante manque dans les modèles de formation des galaxies naines. Résoudre le casse-tête Ant 2 peut aider les chercheurs à comprendre comment les premières structures de l'Univers primitif ont émergé. Trouver plus d'objets comme Ant 2 montrera à quel point de telles galaxies fantomatiques sont courantes, et l'équipe est occupée à rechercher d'autres galaxies similaires dans les données de Gaia.
