La galaxie naine UGC 5288 (vue ici en rose) est à 16 millions d'années-lumière de la Terre. Il est entouré d'un énorme disque d'hydrogène gazeux (violet) qui n'a pas été impliqué dans les processus de formation d'étoiles de la galaxie et peut être un matériau primordial laissé par la formation de la galaxie. Crédit :B. Saxton à partir des données fournies par Van Zee, NOAO, NRAO/AUI/NSF
Depuis des décennies, les télescopes spatiaux et terrestres nous ont fourni des images spectaculaires de galaxies. Ces blocs de construction de l'univers contiennent généralement plusieurs millions à plus d'un billion d'étoiles et peuvent varier en taille de quelques milliers à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière. Ce que nous voyons généralement dans une image d'une galaxie, ce sont les étoiles, gaz et poussières qui constituent ces systèmes tentaculaires.
Mais il y a une composante cachée des galaxies qui n'émet pas assez de lumière visible pour que nous puissions la voir. Ce composant, un gaz qui contient des indices sur la croissance de la taille des galaxies au fil du temps, fait l'objet d'une étude récente d'une équipe de chercheurs dont Christopher Dupuis, Professeur adjoint Sanchayeeta Borthakur, Mansi Padave et Rolf Jansen de la School of Earth and Space Exploration avec Rachael Alexandroff de l'Université de Toronto et Timothy Heckman de l'Université Johns Hopkins. Les résultats de leur étude ont été récemment publiés dans Le Journal d'Astrophysique .
Le gaz étudié par l'équipe est situé dans le disque étendu des galaxies, une zone appelée le "milieu circumgalactique, " un grand halo autour de chaque galaxie qui est sous son influence gravitationnelle. Les galaxies similaires à la Voie lactée ont des disques stellaires aussi grands que 200, 000 années-lumière de diamètre avec des disques étendus qui peuvent être plus du double de cette taille.
"Les disques étendus jouent un rôle important dans la croissance des galaxies, " a expliqué l'auteur principal et étudiant diplômé Dupuis. " Alors que le gaz voyage du milieu circumgalactique dans le disque étendu, il finira par devenir de nouvelles étoiles."
Comme ce gaz n'émet pas assez de lumière visible pour que nous le voyions, le détecter en dehors des galaxies est difficile. Les scientifiques ont traditionnellement utilisé un objet brillant, appelé quasar, situé derrière la galaxie étudiée. Ils mesurent la lumière du quasar et déterminent ensuite la quantité "perdue" (absorbée) en raison du gaz qui entoure la galaxie.
Dans cette étude, cependant, l'équipe a utilisé une technique relativement nouvelle. En utilisant les données du télescope spatial Hubble et de l'observatoire MMT, ils ont analysé la lumière d'une galaxie d'arrière-plan (plutôt qu'un quasar) pour obtenir les mesures. Cela leur a permis de faire une estimation de la taille du nuage de gaz.
"Ces deux ensembles de données nous ont permis de comparer comment le gaz dans le disque étendu se déplace par rapport aux étoiles et nous ont permis de confirmer que le gaz était dans le disque étendu de la galaxie, " dit Dupuis.
Cette figure montre un spectre bidimensionnel de la galaxie hôte du nuage de gaz que l'équipe a obtenu avec l'observatoire MMT. Cette partie du spectre est ce qu'ils ont utilisé pour mesurer la rotation des étoiles de la galaxie. Savoir comment les étoiles se déplacent a permis à l'équipe de confirmer que le gaz mesuré à l'aide des données de Hubble faisait partie du disque étendu de la galaxie. Crédit :Dupuis et al./MMT
"Alors que nous pensions que la plupart des galaxies dans le passé devaient avoir de grands disques de gaz qui finiraient par former des étoiles comme le soleil, il y avait peu de confirmation d'observation, " a ajouté le co-auteur Borthakur. " Ce résultat renforce notre compréhension de ce qui a alimenté les étoiles que nous trouvons aujourd'hui, y compris notre soleil."
L'équipe de recherche espère que les futurs projets pourront utiliser cette nouvelle technique pour étudier un grand nombre de galaxies une fois la construction de la prochaine génération, télescopes au sol est terminé plus tard cette décennie. Des télescopes comme le télescope géant de Magellan (GMT), dont ASU est partenaire, pourra collecter des données sur des dizaines de systèmes différents similaires au nôtre, et des études ultérieures sur les disques étendus et leurs propriétés nous aideront à comprendre la croissance des galaxies.
"L'utilisation des galaxies comme sources de fond va révolutionner notre compréhension des grands réservoirs de gaz autour des galaxies critiques pour la formation des étoiles, " dit Borthakur. " Avec un télescope puissant comme le GMT, nous pourrons obtenir beaucoup plus de lignes de vue pour cartographier ces structures cachées en utilisant abondamment, galaxies d'arrière-plan faibles plutôt que les rares quasars brillants comme sources lumineuses. »
