Trois galaxies observées par le relevé SDSS MaNGA. La rangée du haut montre les images des galaxies, tandis que la rangée du bas montre la vitesse des étoiles dans les galaxies; le rouge signifie que les étoiles s'éloignent de nous et le bleu signifie vers nous. Le panneau de gauche montre une galaxie spirale isolée, ne faisant pas l'objet d'une fusion. Les panneaux du milieu montrent une spectaculaire paire de galaxies en fusion, évident dans l'image et la carte de vitesse. Les panneaux de droite montrent ce qui apparaît sur l'image comme une seule galaxie - mais la carte de vitesse révèle qu'il s'agit en fait d'une galaxie qui vient de fusionner. Cela est évident dans les caractéristiques perturbées (contre-rotatives) de la carte de vitesse. Cet exemple démontre la puissance de la nouvelle méthode de l'équipe, qui identifiera les galaxies en fusion en utilisant à la fois l'imagerie et la cinématique. Crédit :Rebecca Nevin (University of Colorado Boulder) et la collaboration SDSS
Aujourd'hui, lors de la 233e réunion de l'AAS à Seattle, Les astronomes du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) annoncent qu'ils ont développé un nouvel outil pour trouver des fusions de galaxies autrement cachées dans les données du relevé Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA) de SDSS. Ces résultats montrent qu'en allant au-delà des simples recherches de galaxies en fusion basées uniquement sur leur apparence, les astronomes pourront désormais trouver plus de fusions de galaxies que jamais auparavant.
"La fusion des galaxies est la clé pour comprendre l'évolution des galaxies, mais les trouver peut être difficile, " dit Rebecca Nevin de l'Université du Colorado, l'auteur principal de l'étude. Nevin présente ce travail cette semaine comme un exposé de thèse, car il a formé la base de son doctorat. thèse au Colorado avec le professeur Julie Comerford.
Une paire de galaxies en fusion est l'un des plus beaux spectacles de l'astronomie, avec des marées géantes d'étoiles et des formes inhabituelles ressemblant parfois à des animaux (par exemple les antennes, Souris, Têtard, ou galaxies des Pingouins). Cependant, ces belles caractéristiques visibles ne sont visibles que dans une petite fraction des galaxies en fusion - et même alors seulement pendant une petite partie des milliards d'années qu'il faut pour que deux galaxies fusionnent complètement en une seule. Certaines galaxies qui semblent autrement "normales" peuvent encore être en train de fusionner.
Les astronomes ont développé un moyen de trouver ces fusions cachées. Ils ont créé une méthode qui utilise des simulations de fusion de galaxies pour prédire à la fois à quoi ressembleraient les fusions et comment les étoiles dans les galaxies se déplaceraient. En comparant leurs résultats avec les observations de galaxies de l'étude Mapping Nearby Galaxies du SDSS à l'observatoire Apache Point (MaNGA), les astronomes seront en mesure de faire beaucoup mieux pour identifier les galaxies en fusion dans la nature.
"Ces simulations nous permettent de prédire les signes les plus subtils de la fusion des galaxies, afin que nous puissions trouver des fusions dans les données SDSS qui étaient auparavant cachées, " explique Laura Blecha (Université de Floride), un autre membre clé de l'équipe.
Ce que l'équipe présente aujourd'hui, c'est la partie de leur méthode qui analyse les images des galaxies. Ils ont essentiellement fait un album photo galactique, y compris des images de galaxies à toutes les étapes de la fusion. Autrefois, Les "albums photo" des astronomes sur les fusions de galaxies étaient rares, n'incluant que les galaxies en phase de fusion où elles ressemblaient à des fusions spectaculaires.
"De nos jours, il serait totalement impensable de ne prendre qu'un ou deux selfies par an, " a déclaré Nevin. "Nous avons modernisé l'album photo de fusion de galaxies - maintenant c'est comme prendre un selfie de fusion de galaxies par jour pendant des années."
Les astronomes prévoient de rendre ces vastes albums photo accessibles au public à tous. Les astronomes les utiliseront pour étudier comment les galaxies changent lorsqu'elles subissent des fusions.
Le travail de l'équipe jusqu'à présent est déjà un pas de géant dans l'identification des fusions, mais ils passent déjà à l'étape suivante. Ils ont déjà commencé à incorporer des données sur la façon dont les étoiles se déplacent dans les galaxies du relevé SDSS MaNGA. Cela permettra à l'équipe d'identifier encore plus de fusions - celles où la galaxie semble complètement "normale".
La clé de cette nouvelle analyse est d'intégrer les données de MaNGA sur la façon dont les étoiles au sein des galaxies se déplacent. « En dépassant les seules images et en intégrant une cinématique stellaire, nous trouverons beaucoup plus de galaxies en fusion, " dit Karen Masters du Haverford College, le porte-parole du SDSS. "Nous pourrons apprendre comment le processus de fusion affecte l'évolution des galaxies de notre Univers."
Ce montage de six images du télescope spatial Hubble montre six galaxies réelles à différentes étapes du processus de fusion. Pour plus d'informations sur ces galaxies, voir la description de l'image sur le site Web du télescope spatial Hubble. Crédit :NASA, ESA, l'équipe Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration et A. Evans (Université de Virginie, Charlottesville/NRAO/Université Stony Brook), K. Noll (STScI), et J. Westphal (Caltech)
Ces cinématiques stellaires sont révélées dans les cartes créées par l'enquête MaNGA du SDSS. Parce que les spectres que MaNGA observe proviennent de la lumière de toutes les étoiles dans une partie particulière d'une galaxie, étoiles, les spectres sont légèrement décalés par l'effet Doppler - décalé vers le bleu pour les parties d'une galaxie qui se déplacent vers la Terre et décalé vers le rouge pour les parties s'éloignant de la Terre. Ces changements subtils révèlent comment les étoiles se déplacent dans la galaxie.
Quand les galaxies fusionnent, les étoiles en eux ne se heurtent presque jamais, mais ils sont jetés tout autour, créant des distorsions dramatiques dans la façon dont les étoiles se déplacent autour de la galaxie – des modèles que les astronomes appellent « cinématique stellaire ». Dans un typique, galaxie spirale non fusionnante, les étoiles tournent dans un simple, modèle prévisible. Mais si une telle galaxie subit une fusion, ce modèle simple devient chaotique, créant des arrangements sauvages (mais prévisibles) de mouvement stellaire. Lorsque les modèles de mouvement stellaire d'une galaxie sont déformés par une fusion, les données de cinématique stellaire de MaNGA fournissent une preuve directe de la fusion. L'équipe de Nevin, qui comprend des astronomes de l'Université du Colorado Boulder, l'Université de Floride, et l'Université de Princeton, commence à ajouter des données cinématiques stellaires à son travail.
« Alors que nous améliorons nos algorithmes d'apprentissage automatique pour intégrer la cinématique stellaire des galaxies en fusion, nous sommes en mesure d'identifier les différentes étapes de la fusion. Les perturbations dans les étoiles peuvent durer plus longtemps que les signatures d'imagerie d'une fusion comme de faibles queues de marée, qui s'estompent beaucoup plus vite. Cela signifie que nous pouvons identifier les étapes ultérieures de la fusion, dans l'imagerie, les galaxies ressemblent à des galaxies normales. Il s'agit d'une nouvelle technique puissante dans l'étude de la fusion des galaxies."
Comprendre les fusions n'est pas seulement important pour les astronomes comme l'équipe de Nevin; cette compréhension peut nous aider à prédire l'avenir de notre propre Galaxie. La Voie lactée fusionnera avec les grands et petits nuages de Magellan dans environ 2,5 milliards d'années - et devrait ensuite fusionner avec la galaxie d'Andromède beaucoup plus massive dans cinq milliards d'années, se combinant pour former une seule super-galaxie, que certains surnomment "Milkdromeda". Cet événement pourrait jeter le Soleil hors de la galaxie, mais cela n'aura pas d'importance pour les futurs habitants de la Terre, qui aura été avalée par le Soleil alors qu'elle se transforme en une étoile géante rouge à peu près au même moment. Mais peut-être que nos descendants le verront par eux-mêmes en voyageant parmi les étoiles.
