Une équipe de chercheurs a identifié le bord le plus externe de la galaxie de la Voie lactée. À l'aide du télescope Subaru, les chercheurs ont examiné la limite du système stellaire qui compose la galaxie. La taille ultime de la galaxie est de 520, 000 années-lumière de rayon, 20 fois plus grande que la distance entre le centre galactique et notre système solaire (26, 000 années-lumière) (Figure 1). Les étoiles qui atteignent ces régions ultrapériphériques de la galaxie au cours de leurs mouvements orbitaux sont d'anciennes populations stellaires âgées de 12 milliards d'années. L'étendue spatiale dans laquelle ces anciennes étoiles errent est, donc, important pour comprendre la formation de la Voie lactée.

La galaxie contient une composante de halo largement étendue, en plus de la brillante Voie lactée sous la forme du composant du disque stellaire. Le halo contient environ 1 milliard d'étoiles anciennes et 150 amas globulaires avec des âges aussi vieux que 12 milliards d'années (Figure 1). Le halo contient ainsi les restes d'étoiles à longue durée de vie et d'amas d'étoiles qui se sont formés dans le premier étage de la galaxie. Cela suggère que la galaxie était assez grande à ses débuts avant la formation ultérieure de la plus jeune, composant de disque.

L'étude de l'étendue de cette composante de halo dans la galaxie est similaire à l'identification de la limite extérieure d'une forêt depuis l'intérieur de la forêt et à l'observation des arbres. En d'autres termes, c'est une tâche ardue. Les étoiles dites à branche horizontale bleue (BHB) ainsi que les variables RR Lyr sont des indicateurs idéaux pour tracer la composante du halo. C'est parce qu'ils sont naturellement assez lumineux pour déterminer la distance vers et depuis eux. Cependant, la galaxie est si grande qu'il est impossible d'identifier les traces de halo situées à la limite extérieure à l'aide de télescopes de 2,5 à quatre mètres.

L'équipe de chercheurs dirigée par l'étudiant diplômé de l'Université du Tohoku Tetsuya Fukushima et son superviseur Masashi Chiba ont utilisé la caméra numérique Hyper Suprime-Cam (HSC) sur le télescope Subaru de 8,2 mètres de diamètre. Cela leur a permis de capturer à distance, traceurs de halo très faibles au bord extérieur de la galaxie. L'équipe a soigneusement sélectionné les étoiles BHB à partir des données du programme d'enquête en cours (SSP:Subaru Strategic Program) par rapport à d'autres contaminants ayant des couleurs similaires telles que les étoiles dites bleues, naines blanches, quasars et galaxies lointaines.

En utilisant les données de HSC-SSP, l'équipe a dérivé la densité spatiale des étoiles BHB sur le halo de la galaxie. Alors que cette densité diminue généralement à mesure que vous vous éloignez du centre galactique, l'équipe a découvert une forte baisse de densité vers 520, 000 années-lumière du centre galactique. Ainsi, l'équipe avait finalement observé le bord le plus externe de la galaxie. C'est environ 20 fois plus grand que la distance entre notre système solaire et le centre de la galaxie.

Il y a douze milliards d'années, la fusion successive de petites galaxies confinées par des halos de matière noire s'est produite. La clé pour comprendre cela est de mesurer la distribution du composant de halo pour déterminer le volume. Ce processus de fusion diffère d'une galaxie à l'autre. Notre voisin, la galaxie d'Andromède, est signalé comme ayant un composant de halo étendu aussi grand que 538, 000 (au moins) années-lumière de rayon. Il est, donc, systématiquement plus grand par rapport au halo de la galaxie. Les chercheurs prévoient de mieux cartographier cette ancienne composante de la galaxie après l'achèvement final du HSC-SSP.