Une image d'un satellite de galaxie elliptique naine de la galaxie spirale NGC 7331, une galaxie semblable au compagnon de la Voie Lactée, la grande galaxie d'Andromède M31. Cette image montre la même exposition, mais en mettant de plus en plus l'accent sur les traits très faibles. Cette étude révèle pour la première fois que cette galaxie a 50 ans, 000 années-lumière de diamètre (la moitié de la taille de la Voie lactée), et peut être en train de se dissoudre dans le halo de NGC 7331 alors que ses étoiles sont dépouillées par les marées gravitationnelles. Si une extrémité de cette galaxie était placée au centre de la Voie lactée, l'autre extrémité atteindrait presque le bord du disque de notre Galaxie, bien au-delà de l'emplacement du soleil. Crédit :R. Michael Rich, UCLA
Les astronomes ont terminé le plus grand relevé à ce jour de la faible périphérie des galaxies proches, tester avec succès un système à faible coût pour explorer ces systèmes stellaires locaux. R. Michael Rich de l'Université de Californie, Los Angeles a dirigé une équipe internationale réalisant une enquête pour la collaboration Haloes and Environments of Nearby Galaxies (HERON), publié dans un journal en Avis mensuels de la Royal Astronomical Society . L'équipe a découvert que les diamètres de la périphérie galactique, les halos, semblent être en corrélation avec la luminosité et le type de galaxie.
Les régions externes des galaxies contiennent d'anciennes étoiles éjectées lors de collisions avec d'autres galaxies, ainsi que des étoiles qui ont été parmi les premières à se former dans l'histoire de la galaxie. La compréhension de ces régions permet de retracer les structures de matière noire invisibles enchevêtrées avec les étoiles et le gaz visibles qui constituent la composante la plus évidente d'une galaxie.
Pour l'enquête, l'équipe a utilisé un télescope dédié relativement petit de 28 pouces (0,7 m) basé près du parc Frazier, Californie; 119 galaxies ont été observées dans l'étude, un ensemble de données plus important que n'importe quelle enquête précédente de ce type. Les images ont été acquises à l'aide d'une puce CCD (similaire à celle des appareils photo numériques), avec chaque pixel sur la puce couvrant une plus grande zone de ciel qu'un système similaire dans de plus grands télescopes. Le résultat était que dans une exposition d'une heure, le télescope révèle les coquilles et les panaches faibles éjectés dans les collisions de galaxies aussi clairement qu'une exposition de longueur comparable sur le télescope Canada France Hawaii de 3,6 m, ou un temps d'exposition total de 21 heures à l'aide d'un télescope amateur classique. Le coût total du système de télescope est également économique :environ 150 $ US, 000 (£121, 000) ou moins de 10 % du coût de projets concurrents similaires.
"Nous avons été surpris de la puissance d'un télescope d'une taille aussi modeste", dit Rich. "il y aura beaucoup de poissons intéressants à attraper dans cette baie particulière de l'océan cosmique, offrant une durée de vie potentielle d'études avec de très grands télescopes", il ajouta.
Noé Brosch, astronome à l'université de Tel Aviv et membre de l'équipe, dirige deux études supplémentaires sur les disques et les groupes de galaxies, à l'aide d'un télescope identique de 28 pouces qui fait partie de la collaboration HERON, à l'Observatoire des Sages de l'Université de Tel Aviv, près de Mitzpe Ramon, Israël. Brosch dit :" L'Univers à faible luminosité de surface cache de nombreuses surprises parmi les galaxies, petits groupes de galaxies, et amas géants; nous attendons de nos deux télescopes de nombreuses découvertes."
Cette galaxie est distante de 35 millions d'années-lumière; la queue de matière a une étendue dépassant de loin le diamètre total de la Voie lactée. Cette image et les deux suivantes comportent quatre panneaux qui progressent dans le sens des aiguilles d'une montre pour illustrer les caractéristiques les plus faibles de la galaxie. Alors que la queue est connue depuis des décennies, les parties les plus faibles du disque révèlent des étoiles expulsées environ 100, 000 années-lumière de la collision qui a probablement produit la queue, résultant en une étrange structure semblable à un « os de chien ». S'il était visible à l'œil, la pleine étendue de cette galaxie serait plus grande que celle de la pleine lune. Le système Galaxie et queue est plusieurs fois la taille de notre Voie lactée. Crédit :R. Michael Rich, UCLA
Le code développé par Aleksandr Mosenkov de l'Académie des sciences de Russie a permis à l'équipe de mesurer avec précision l'étendue des galaxies. L'équipe a découvert que le diamètre du halo d'une galaxie est corrélé à la luminosité d'une galaxie; ces galaxies plus brillantes que la Voie lactée (la galaxie dans laquelle nous vivons) montrent les plus grands halos, certains dépassant 600, 000 années-lumière de diamètre, ce qui est nettement plus grand que la Voie lactée et ses satellites. Les plus grands halos se trouvent dans la ronde, galaxies rouges connues sous le nom de galaxies elliptiques géantes (un bon exemple est Messier 87, situé dans l'amas de la Vierge) qui pèsent jusqu'à 1 million de millions de soleils, mais des halos géants peuvent également être trouvés dans des galaxies comme la Voie lactée qui ont un disque.
Ces très faibles, des étoiles lointaines peuvent retracer l'étendue de la matière noire associée à ces galaxies, une possibilité que l'équipe envisage d'explorer à l'avenir. L'équipe avait recherché un lien entre les preuves d'une collision de galaxies et la quantité de formation d'étoiles observée dans une galaxie, mais aucun n'est vu :vieux, les galaxies rouges et mortes sont aussi susceptibles d'avoir des collisions visibles qu'une galaxie à disque avec une jeune explosion de formation d'étoiles ; au lieu, les collisions se sont principalement produites dans n'importe quelle galaxie plus lumineuse que la Voie lactée. "Auparavant, une étude comme celle-ci examinerait une poignée de galaxies; un échantillon de cette taille est sans précédent", dit Mosenkov.
La mine d'images est publiée dans le journal, et montre de faibles extensions jusqu'alors inconnues et de faibles galaxies compagnes. Parmi les surprises, une galaxie naine de diamètre 50, 000 années-lumière, en orbite autour de la galaxie spirale NGC 7331. NGC 4762, une galaxie à disque rouge dans l'amas de galaxies de la Vierge est vue par la tranche, et a de faibles projections qui changent complètement à de faibles niveaux de luminosité de surface, apparaissant comme une chaussure. NGC 3628 semble d'abord ressembler à la Voie Lactée à fleur de peau, mais les images de l'enquête montrent que son disque plat est une petite partie d'un système ressemblant à un os de chien connecté à une longue banderole. Les observations suggèrent que les collisions de galaxies sont omniprésentes, et peut éjecter des étoiles à des centaines de milliers d'années-lumière de leur galaxie d'origine.
L'équipe placera toutes ses images scientifiques dans les archives de la communauté scientifique infrarouge de la NASA/IPAC, y compris de nouvelles observations de galaxies supplémentaires non discutées dans le document. Au total, on s'attend à ce que les données de plus de 150 galaxies soient disponibles pour n'importe qui dans le monde.
Le télescope de 0,7 m utilisé par Rich a été conçu par James Riffle d'Aguila, Arizona pour la société Astro Works, mais il n'est plus en production. Le système est nouveau en ce que la caméra est placée au foyer "prime", devant le miroir primaire.
