Un portrait astrophotographique des Grands et Petits Nuages de Magellan (en bas à gauche et en haut à droite, respectivement) au-dessus de l'observatoire de Las Campanas au Chili. Crédit : Sloan Digital Sky Survey
Vous vous interrogez sur cette résolution du Nouvel An pour faire plus d'exercice?
Bonne nouvelle des plus proches voisins de la Voie Lactée, les Nuages de Magellan :il n'est jamais trop tard pour bouger.
Après un début "paresseux" de formation d'étoiles pendant les premiers milliards d'années de leur vie, le Grand et le Petit Nuage de Magellan forment maintenant de nouvelles étoiles à un rythme rapide.
Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sont arrivés à cette conclusion en faisant, puis en analysant, les toutes premières cartes chimiques détaillées des galaxies au-delà de la nôtre.
"Nous avons cartographié les positions, mouvements, et les compositions chimiques de milliers d'étoiles dans ces galaxies proches, " déclare le responsable de l'étude David Nidever, professeur de recherche en physique à l'Université d'État du Montana avec une nomination conjointe à l'Observatoire national optique d'astronomie (NOAO). "La lecture de ces cartes nous aide à reconstituer l'histoire de la formation de leurs étoiles par ces galaxies."
Les grands et petits nuages de Magellan sont les voisins galactiques les plus proches de la Voie lactée – des galaxies compagnes qui fusionneront un jour avec notre galaxie. Ils portent le nom de l'explorateur Ferdinand Magellan, qui a dirigé la première expédition européenne à faire le tour du monde. Les deux galaxies ne sont visibles que depuis l'hémisphère sud, où ils ont l'air brillants, nuages vaporeux. Bien que les humains les regardent depuis des millénaires, c'est la première fois que des astronomes dressent une carte détaillée de la composition chimique des étoiles qu'elles contiennent.
Une image du Grand Nuage de Magellan prise avec le satellite Gaia de l'Observatoire européen austral, avec les cartes chimiques réalisées à partir des données SDSS superposées. Ces superpositions montrent la quantité relative d'éléments lourds (éléments plus lourds que l'hélium) trouvés dans les étoiles de la galaxie. L'échelle de couleurs va du jaune (moins d'éléments lourds) au violet (plus d'éléments lourds). Crédit :David Nidever (Montana State University/NOAO) et la collaboration SDSS
"Parce que ces galaxies ne sont visibles que depuis l'hémisphère sud, nous devions les regarder depuis notre télescope au Chili, " dit Jennifer Sobeck, chercheur principal à l'Université de Washington et chef de projet pour les opérations au sud de l'étude APOGEE-2 (APOGEE-2) du SDSS. APOGEE-2 a installé des instruments SDSS - identiques à ceux du télescope de la Fondation Sloan au Nouveau-Mexique - sur le télescope Irénée du Pont à l'observatoire de Las Campanas au Chili. "Ces cartes sont la première découverte majeure à sortir de notre nouvel œil du sud sur le ciel, '", a ajouté Sobeck.
La clé pour créer ces nouvelles cartes est de collecter les spectres d'autant d'étoiles que possible. Les spectres sont des observations de la quantité de lumière émise par les étoiles à différentes longueurs d'onde, ou couleurs. Les spectres d'étoiles révèlent beaucoup de choses à leur sujet, comme la façon dont ils se déplacent, leur température, les éléments chimiques qu'ils contiennent, et leur stade dans le cycle de vie stellaire. Le spectrographe APOGEE-2 Sud fonctionne principalement dans les longueurs d'onde infrarouges, plus longtemps que l'œil humain ne peut voir. Les cartes des Nuages de Magellan réalisées par l'équipe de Nidever reposaient sur la capacité des spectres à révéler la composition chimique des étoiles.
La mesure des abondances chimiques détaillées trouvées dans les étoiles peut fournir à la fois une horloge et un indicateur de vitesse pour la formation des étoiles, à cause de la façon dont les éléments de notre univers sont créés. L'hydrogène et l'hélium sont venus du Big Bang, mais la plupart des éléments les plus lourds se sont formés au plus profond des étoiles, et n'est libéré qu'à la fin de la vie d'une star, souvent par des explosions de supernova. Cela signifie que si vous additionnez tous les éléments plus lourds que l'hélium que vous pouvez voir dans toutes les étoiles d'une galaxie, le total fournit une mesure du nombre d'étoiles que cette galaxie a formées au cours de sa vie. Quoi de plus, la composition des étoiles révèle la composition du nuage de gaz dont elles ont été faites, servant d'horloge pour enregistrer l'âge de l'étoile.
Le membre de l'équipe Sten Hasselquist de l'Université de l'Utah explique :"Les étoiles fabriquent différents types d'éléments en fonction de leur taille. Les étoiles plus lourdes fabriquent et libèrent des quantités supplémentaires de soi-disant" éléments alpha, ' comme le carbone, oxygène, néon, et de magnésium." Au début de l'histoire d'une galaxie, les étoiles ajoutent beaucoup d'éléments alpha à la galaxie, mais avec le temps, le taux de ces éléments alpha est compensé par d'autres éléments, faites dans des étoiles de plus petite masse - à moins qu'une nouvelle explosion de formation d'étoiles ne se produise et ne déséquilibre à nouveau. "Avec l'"horloge" de tous les éléments lourds et le "compteur de vitesse" des éléments alpha, nous pouvons faire des modèles détaillés pour reconstruire le taux de formation d'étoiles tout au long de l'histoire d'une galaxie, " ajoute Hasselquist.
Un graphique montrant la composition chimique du Grand Nuage de Magellan. Chaque point représente une étoile. L'axe horizontal montre l'abondance totale des éléments lourds (par rapport au Soleil), et l'axe vertical montre l'abondance des éléments « alpha » (par exemple, le carbone, magnésium, etc.). L'abondance totale des éléments lourds sert d'"horloge" mesurant quand la galaxie a formé ses étoiles, et l'abondance des éléments alpha sert de "compteur de vitesse" mesurant l'activité avec laquelle la galaxie a formé des étoiles. Crédit :David Nidever (Montana State University/NOAO) et la collaboration SDSS
Les résultats montrent que les Grands et Petits Nuages de Magellan ont eu des histoires très différentes de celle de la Voie Lactée. Les abondances relatives d'éléments alpha de leurs étoiles se sont équilibrées à une valeur beaucoup plus faible d'éléments lourds (plus tôt) que celle de la Voie lactée, indiquant un premier milliard d'années "paresseux" au cours duquel peu de nouvelles étoiles se sont formées. Mais très récemment, les éléments alpha sont devenus plus abondants, indiquant une rafale de formation récente d'étoiles.
"Les deux Nuages de Magellan ont commencé par faire des étoiles très lentement, " dit Christian Hayes de l'Université de Virginie, un membre clé de l'équipe de recherche. "Mais au cours des deux derniers milliards d'années, ils sont soudainement devenus beaucoup plus actifs. Nous pensons que cela est dû à l'interaction des Nuages de Magellan entre eux alors qu'ils ont tous deux dégringolé vers la Voie Lactée."
Au cours des prochains milliards d'années, les deux Nuages de Magellan continueront de fusionner avec la Voie Lactée, alors que la force gravitationnelle de notre galaxie beaucoup plus grande les attire, et commenceront donc à former des étoiles à un rythme encore plus élevé qu'ils ne le font actuellement. Des travaux récents ont montré que dans environ 2,5 milliards d'années, le Grand Nuage de Magellan sera consommé par la Voie Lactée avec une explosion cosmique de formation d'étoiles. Nos voisins les plus proches ont peut-être eu un passé paresseux, mais ils ont été beaucoup plus actifs récemment, et aura même un avenir beaucoup plus actif. Il n'est jamais trop tard pour être actif.
