Après avoir lentement formé des étoiles pendant les premiers milliards d'années de leur vie, les Nuages ​​de Magellan, voisins proches de notre propre galaxie de la Voie Lactée, ont amélioré leur jeu et forment maintenant de nouvelles stars à un rythme rapide. Ce nouvel aperçu de l'histoire des Nuages ​​provient des premières cartes chimiques détaillées des galaxies au-delà de la Voie lactée.

Nommé en l'honneur de l'explorateur Ferdinand Magellan, qui a dirigé la première expédition européenne à faire le tour du monde, 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. Les deux galaxies ne sont visibles que depuis l'hémisphère sud, où ils ont l'air brillants, nuages ​​vaporeux.

Une carte de l'histoire stellaire

Bien que les humains regardent les Nuages ​​depuis des millénaires, c'est la première fois que des astronomes dressent une carte détaillée de la composition chimique des étoiles qu'elles contiennent. Le projet, réalisé par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), était dirigée par l'astronome de la NOAO David Nidever, qui est également professeur de recherche en physique à la Montana State University.

"Nous avons cartographié les positions, mouvements, et la composition chimique de milliers d'étoiles des Nuages ​​de Magellan, " a déclaré Nidever. " La lecture de ces cartes nous aide à reconstituer l'histoire du moment où ces galaxies ont formé leurs étoiles. "

Les cartes sont la première découverte majeure à sortir des nouvelles opérations au sud de l'étude d'Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) du SDSS, qui se déroule sur le télescope Irénée du Pont à l'observatoire de Las Campanas au Chili.

Faire des cartes à partir de Stellar Spectra

Pour faire les cartes, l'équipe SDSS a collecté les spectres d'autant d'étoiles que possible. Spectres, qui répandent la lumière d'une étoile en forme d'arc-en-ciel, coder les mouvements des étoiles, leur température, les éléments chimiques qu'ils contiennent, et leur stade dans le cycle de vie stellaire.

En mesurant la composition chimique des étoiles d'une galaxie, les astronomes sont capables d'inférer leur « histoire de formation d'étoiles, " un enregistrement approximatif de la vitesse à laquelle les étoiles se sont formées au fil du temps. La reconstruction est possible en raison de la différence de durée de vie des étoiles de masses différentes et du rôle que jouent les étoiles plus massives dans l'enrichissement des galaxies en éléments lourds.

Alors que les étoiles vieillissent, les étoiles plus massives que le Soleil évoluent et explosent en supernovae, éjecter des éléments lourds dans la galaxie, tandis que les étoiles moins massives vivent. Les éléments éjectés se mélangent au gaz existant, l'enrichir. De nouvelles générations d'étoiles se forment à partir du gaz enrichi et héritent de cette composition chimique. Le processus se répète, les étoiles de faible masse à vie plus longue ayant survécu pour enregistrer l'histoire de l'enrichissement de la galaxie. En cartographiant les abondances de ces étoiles, les astronomes peuvent "lire" l'enregistrement de la formation d'étoiles de la galaxie.

Démarrage lent suivi d'un coup

Les résultats montrent que l'histoire de la formation des étoiles des Grands et Petits Nuages ​​de Magellan est complètement différente de celle de notre galaxie. "Dans la Voie Lactée, la formation des étoiles a commencé comme des gangbusters et a ensuite décliné, " a expliqué le membre de l'équipe Sten Hasselquist de l'Université de l'Utah. " En revanche, dans les Nuages ​​de Magellan, les étoiles se sont formées extrêmement lentement au début, à un taux de seulement 1/50ème du taux de formation d'étoiles dans la Voie Lactée, mais ce taux a monté en flèche au cours des 2 derniers milliards d'années."

Nidever pense que l'augmentation spectaculaire du taux de formation d'étoiles est due à l'interaction des nuages ​​de Magellan entre eux alors qu'ils dégringolent vers la Voie lactée. "Les Nuages ​​ont commencé leur vie calmement dans une partie relativement isolée de l'Univers, où il n'y avait aucune raison de former des étoiles, " dit Nidever. " Mais au cours des derniers milliards d'années, les interactions étroites que les Nuages ​​ont eues les uns avec les autres et avec la Voie Lactée font que le gaz dans les Nuages ​​se transforme en étoiles."

Feu d'artifice à venir !

Au cours des prochains milliards d'années, les Nuages ​​de Magellan continueront de fusionner avec la Voie Lactée, alors que la force gravitationnelle de la Voie Lactée beaucoup plus massive les attire. Au fur et à mesure que la fusion progresse, la formation d'étoiles dans les nuages ​​devrait atteindre un niveau encore plus élevé, poix fiévreuse, d'après des travaux récents. Dans environ 2,5 milliards d'années, le Grand Nuage de Magellan sera entièrement consumé par la Voie Lactée dans une explosion cosmique de formation d'étoiles. Nos voisins les plus proches ont peut-être démarré lentement, mais des temps passionnants nous attendent !

"Les géants paresseux :les abondances d'APOGEE révèlent des efficacités de formation d'étoiles faibles dans les nuages ​​de Magellan, " Nidever et al. 2019, soumis à la Journal d'astrophysique . Préimpression disponible :arxiv.org/abs/1901.03448

Les résultats ont été présentés le 9 janvier 2019 lors de la 233e réunion de l'American Astronomical Society.