Une équipe internationale d'astrophysiciens de l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), l'Université de La Laguna (ULL) et le Space Telescope Science Institute (STScI, U.S.) a découvert la présence d'une rotation transversale (dans le plan du ciel) dans trois galaxies sphéroïdales naines. Il s'agit d'un type de galaxie très faible et assez difficile à observer. Ces nouvelles découvertes aident à retracer leur histoire évolutive. La découverte a été faite en utilisant les données les plus récentes du satellite GAIA de l'Agence spatiale européenne. Les résultats de l'étude viennent d'être publiés dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Les galaxies naines ont un intérêt particulier pour la cosmologie. Le modèle cosmologique standard suggère que ce type de galaxie a été le premier à se former. La plupart d'entre eux ont été détruits et cannibalisés par de grandes galaxies telles que la Voie lactée. Cependant, ceux qui restent peuvent être étudiés et contiennent des informations précieuses sur l'Univers primitif.

Une sous-classe de galaxies naines sont les sphéroïdes naines. Ils sont très diffus, à faible luminosité, et contiennent de grandes proportions de matière noire avec peu ou pas de gaz. Depuis leur découverte, ils ont été profondément étudiés. Cependant, leur cinématique interne est encore peu connue, en raison des difficultés techniques liées à l'étude détaillée de leur mécanique.

Diverses études antérieures ont montré que les sphéroïdes nains n'ont pas de modèles de rotation interne, mais que leurs étoiles se déplacent sur des orbites aléatoires principalement vers et loin du centre de la galaxie. L'autre grande sous-classe de nains - les irréguliers - ont de grandes quantités de gaz, et dans certains cas ont une rotation interne. Ces différences suggèrent une origine différente pour les deux types de nains, ou du moins une histoire évolutive très différente dans laquelle les interactions avec les grandes galaxies, dans notre cas avec la Voie Lactée, ont joué un rôle crucial dans l'élimination de la rotation interne des sphéroïdes.

Pour mener à bien leurs recherches actuelles, l'équipe d'astrophysiciens de l'IAC et du STScI a utilisé les dernières données de Gaia de l'ESA pour étudier la cinématique interne de six galaxies sphéroïdales naines, satellites de la Voie lactée, et ont découvert la présence d'une rotation transversale (dans le plan du ciel) chez trois d'entre eux :Carina, Fornax, et sculpteur. Ce sont les premières détections de ce type de rotation dans les galaxies sphéroïdales naines, sauf pour le Sagittaire sphéroïdal, qui est fortement déformée par le potentiel gravitationnel de la Voie Lactée, et n'est donc pas représentatif de son type.

« L'importance de ce résultat est que, en général, la cinématique interne des galaxies, dans ce cas leur rotation, est un traceur important de leur histoire évolutive, et des conditions dans lesquelles le système a été formé", explique Alberto Manuel Martínez-García, doctorant à l'IAC et à l'ULL, et premier auteur de l'article.

"Bien que le modèle standard de la cosmologie suppose que les galaxies naines ont été les premières à se former, on ne sait pas s'il s'agit de systèmes simples ou si ceux que nous observons sont formés par l'agglomération d'autres systèmes encore plus simples, plus petit et plus vieux. La présence de rotation suggère la deuxième option. Il suggère également une origine commune pour toutes les galaxies naines, ceux qui sont actuellement riches en gaz (les irréguliers) et ceux qui ne le sont pas (les sphéroïdaux)", explique Andrés del Pino, chercheur au STScI et co-auteur de l'article.

"Le satellite Gaia a révolutionné notre connaissance de la Voie lactée et de son voisinage, nous donnant des mesures très précises des positions et des mouvements de près de deux milliards d'étoiles. Bien que les données de Gaia soient principalement utilisées pour étudier notre Galaxie, cette mission de l'ESA a également ouvert une nouvelle fenêtre sur l'étude des galaxies satellites de la Voie lactée, donnant un accès spécifique à leur cinématique interne", dit Antonio Aparicio, chercheur à l'IAC et à l'ULL et co-auteur de l'article.

Toutefois, selon les chercheurs, les études basées sur les données de Gaia entraînent de nombreuses difficultés techniques. En premier lieu, il faut déterminer laquelle des étoiles de la base de données appartient réellement aux galaxies satellites, et qui à la Voie Lactée elle-même, car ces derniers ont tendance à contaminer l'échantillon. Le problème est que bien que les données à analyser soient limitées à la région et à la taille angulaire du sphéroïde à l'étude, qui est l'équivalent d'un quart du diamètre angulaire de la Lune, la grande majorité des étoiles détectées dans cette zone appartiennent à la Voie lactée et contaminent donc bien l'échantillon.

En outre, la distance des sphéroïdes étudiées, qui est jusqu'à environ un demi-million d'années-lumière, et la faible luminosité intrinsèque de leurs étoiles, impliquent que les mesures sont affectées par un niveau de bruit considérable. Pour toutes ces raisons, l'analyse des données nécessite une filtration approfondie et une analyse approfondie des différents paramètres d'observation pour pouvoir tirer des conclusions fiables.