Les astronomes ont découvert que la clé pour comprendre les galaxies de tailles "extrêmes", petite ou grande, peuvent se trouver dans leur environnement. Dans deux études connexes, une équipe internationale a découvert que les galaxies « ultra-compactes » ou « ultra-diffuses » par rapport aux galaxies normales de luminosité comparable semblent résider dans des environnements denses, c'est à dire., régions qui contiennent un grand nombre de galaxies. Cela a conduit l'équipe à spéculer que ces objets "extrêmes" auraient pu ressembler à des galaxies normales, mais a ensuite évolué pour avoir des tailles inhabituelles grâce à des interactions avec d'autres galaxies.

L'équipe a identifié à la fois des galaxies ultra-compactes et ultra-diffuses dans le cadre d'un recensement sans précédent de galaxies résidant dans l'amas voisin de la Vierge. L'enquête a utilisé les données du Next Generation Virgo Cluster Survey (NGVS) obtenues au télescope Canada-France-Hawaii (CFHT) à l'aide de MegaCam, un grand champ, caméra optique. A une distance de 50 millions d'années-lumière, La Vierge est l'amas de galaxies le plus proche de la Voie lactée, et contient plusieurs milliers de galaxies membres, dont la plupart sont révélés, pour la première fois, dans les données NGVS.

Les astronomes ont découvert des galaxies naines ultra-compactes (UCD) il y a un quart de siècle, et ce sont les galaxies les plus denses connues de l'Univers. Les théories concurrentes décrivent les UCD comme de grands amas d'étoiles, ou comme les restes de galaxies plus grandes qui ont été dépouillées de leurs enveloppes stellaires.

"Nous avons trouvé des centaines d'UCD dans l'amas de galaxies de la Vierge à proximité, et au moins certains d'entre eux semblent avoir commencé leur vie comme de plus grandes galaxies, " a déclaré le Dr Chengze Liu de l'Université Jiao Tong de Shanghai, auteur principal de la première étude.

Alors que les UCD ressemblent en apparence à un grand amas d'étoiles, un certain nombre d'UCD dans cette étude ont été trouvés avec de faibles enveloppes stellaires entourant le centre, noyau compact. Ces enveloppes pourraient être les derniers vestiges d'une galaxie qui a été progressivement arrachée par les forces de marée gravitationnelles des galaxies voisines. En outre, Les UCD se sont avérés habiter préférentiellement les régions de l'amas de la Vierge avec les densités de galaxies les plus élevées. Ensemble, ces éléments de preuve indiquent qu'une transformation induite par l'environnement est responsable de la production de certains UCD.

Les galaxies ultra-diffuses (UDG) sont un mystère à l'autre extrémité du spectre des tailles. Ils sont beaucoup plus gros, et plus diffus, que les galaxies typiques avec une luminosité similaire. Certaines théories suggèrent que les UDG sont des galaxies massives dont le gaz - le carburant de leur formation d'étoiles - a été éliminé avant que de nombreuses étoiles ne puissent se former. D'autres suggèrent qu'elles étaient autrefois des galaxies normales qui ont été rendues plus diffuses par des fusions et des interactions.

"Nous avons constaté que les galaxies ultra-diffuses de l'amas de la Vierge sont plus concentrées vers le noyau dense de l'amas, indiquant qu'un environnement dense peut être important pour leur formation, " a déclaré le Dr Sungsoon Lim de l'Université de Tampa, et l'auteur principal de la deuxième étude. "La diversité de leurs propriétés indique que bien qu'aucun processus unique n'ait donné naissance à tous les objets de la classe UDG, au moins certains UDG ont des apparences suggérant que leur nature diffuse est due à des interactions de marée ou à la fusion de galaxies de faible masse."

Un autre mystère est que certaines galaxies ultra-diffuses se sont avérées contenir des populations importantes d'amas d'étoiles globulaires. "Les événements intenses de formation d'étoiles nécessaires pour créer des amas globulaires font généralement une galaxie moins, plutôt que plus diffus, alors comprendre comment on obtient des amas globulaires dans des galaxies ultra-diffuses est un défi intéressant, " a déclaré le professeur Eric Peng de l'Institut Kavli d'astronomie et d'astrophysique de l'Université de Pékin, et co-auteur des deux études.

"Pour trouver des galaxies vraiment inhabituelles, il faut d'abord comprendre les propriétés des galaxies dites normales, " a déclaré le Dr Patrick Côté du Centre de recherche en astronomie et astrophysique Herzberg du Conseil national de recherches du Canada, et un auteur sur les deux études. "NGVS fournit le plus profond, regard le plus complet sur l'ensemble de la population de galaxies de l'amas de la Vierge, permettant de trouver les galaxies les plus compactes et les plus diffuses, faire progresser notre compréhension de la façon dont ils s'intègrent dans l'image générale de la formation des galaxies."

Ces résultats de recherche ont été présentés dans deux articles publiés récemment dans le Journal d'astrophysique .