À gauche, l'une des galaxies ultra-diffuses analysées dans la simulation. Sur la droite, l'image de la galaxie DF2, qui est presque transparent. Crédit :ESA/Hubble.
Comme leur nom l'indique, galaxies ultradiffuses, ou UDG, sont des galaxies naines dont les étoiles sont réparties sur une vaste région, résultant en une luminosité de surface extrêmement faible, ce qui les rend très difficiles à détecter. Plusieurs questions sur les UDG restent sans réponse :Comment ces nains se sont-ils retrouvés si étendus ? Leurs halos de matière noire – les halos de matière invisible entourant les galaxies – sont-ils spéciaux ?
Désormais une équipe internationale d'astronomes, co-dirigé par Laura Sales, astronome à l'Université de Californie, Bord de rivière, rapports dans Astronomie de la nature qu'il a utilisé des simulations sophistiquées pour détecter quelques UDG « éteints » dans des environnements à faible densité de l'univers. Une galaxie éteinte est une galaxie qui ne forme pas d'étoiles.
"Ce que nous avons détecté est en contradiction avec les théories de la formation des galaxies, car les naines éteintes doivent être dans des amas ou des environnements de groupe afin d'éliminer leur gaz et d'arrêter de former des étoiles, " a déclaré Ventes, professeur agrégé de physique et d'astronomie. "Mais les UDG trempés que nous avons détectés sont isolés. Nous avons pu identifier quelques-uns de ces UDG trempés sur le terrain et retracer leur évolution dans le temps pour montrer qu'ils provenaient d'orbites de dosseret."
Ici, "sur le terrain" fait référence aux galaxies isolées dans des environnements plus calmes et non dans un environnement de groupe ou d'amas. Sales a expliqué qu'une galaxie de backsplash est un objet qui ressemble à une galaxie isolée aujourd'hui, mais dans le passé était un satellite d'un système plus massif, semblable à une comète, qui visite périodiquement notre soleil, mais passe la majeure partie de son voyage dans l'isolement, loin de la plupart du système solaire.
"Les galaxies isolées et les galaxies satellites ont des propriétés différentes car la physique de leur évolution est assez différente, ", a-t-elle déclaré. "Ces galaxies de backsplash sont intrigantes car elles partagent des propriétés avec la population de satellites du système auquel elles appartenaient autrefois, mais aujourd'hui, on les observe isolés du système."
L'image montre la chute d'une galaxie ultradiffuse bleue dans un système galactique et son éjection ultérieure en tant que galaxie ultradiffuse rouge (ayant déjà perdu son gaz). Crédit :Vanina Rodriguez.
Les galaxies naines sont de petites galaxies qui contiennent entre 100 millions et quelques milliards d'étoiles. En revanche, la Voie lactée compte 200 à 400 milliards d'étoiles. Alors que tous les UDG sont des galaxies naines, toutes les galaxies naines ne sont pas des UDG. Par exemple, à luminosité similaire, les nains présentent une très large gamme de tailles, de compact à diffus. Les UDG sont la queue de la plupart des objets étendus à une luminosité donnée. Un UDG a le contenu stellaire d'une galaxie naine, 10 à 100 fois plus petit que la Voie lactée. Mais sa taille est comparable à la Voie Lactée, ce qui lui confère la brillance de surface extrêmement faible qui le rend spécial.
Sales a expliqué que le halo de matière noire d'une galaxie naine a une masse au moins 10 fois plus petite que la Voie lactée, et les échelles de taille de la même manière. UDG, cependant, casser cette règle et montrer une extension radiale comparable à celle de galaxies beaucoup plus grandes.
"L'une des théories populaires pour expliquer cela était que les UDG sont des" Voies lactées ratées, ' ce qui signifie qu'ils étaient destinés à être des galaxies comme notre propre Voie lactée mais n'ont pas réussi à former des étoiles, " a déclaré José A. Benavides, un étudiant diplômé de l'Institut d'astronomie théorique et expérimentale en Argentine et le premier auteur du document de recherche. "Nous savons maintenant que ce scénario ne peut pas expliquer tous les UDG. Ainsi, des modèles théoriques apparaissent où plus d'un mécanisme de formation peut être capable de former ces objets ultradiffus."
Selon les ventes, la valeur de la nouvelle œuvre est double. D'abord, la simulation utilisée par les chercheurs, appelé TNG50, prédit avec succès des UDG avec des caractéristiques similaires aux UDG observées. Seconde, les chercheurs ont trouvé quelques rares UDG trempés pour lesquels ils n'ont aucun mécanisme de formation.
"Utiliser le TNG50 comme une "machine à remonter le temps" pour voir comment les UDG sont arrivés là où ils sont, nous avons découvert que ces objets étaient des satellites plusieurs milliards d'années auparavant, mais ont été expulsés sur une orbite très elliptique et semblent isolés aujourd'hui, " elle a dit.
