Tout comme un meurtre de corbeaux, une perspicacité de singes et un murmure d'étourneaux, les étoiles serrées d'un âge similaire au centre d'une galaxie ont un nom collectif :un renflement.

La plupart des galaxies ont des renflements en leur centre. Selon leurs propriétés, notamment la cinématique de leurs étoiles, les renflements portent des noms différents. Les étoiles dans les renflements classiques se déplacent un peu au hasard, ressemblant à des galaxies elliptiques, et semblent être plus anciennes que leur galaxie, tandis que les étoiles dans les pseudobulges se déplacent par rotation, comme les galaxies spirales, et ne diffèrent pas en âge de leur galaxie.

Les astronomes utilisent le halo stellaire d'une galaxie comme "enregistrement fossile" pour étudier ces renflements. Les halos stellaires peuvent, par exemple, dire aux astronomes si une galaxie a fusionné avec une autre galaxie dans son passé.

Un doctorant de l'Université du Michigan a examiné le pseudo-renflement de la galaxie à disques voisine Messier 94 et a découvert que malgré le fait que la galaxie ait le plus grand pseudo-renflement de l'univers local, il est probable qu'aucune galaxie massive ne se soit écrasée sur M94 dans le passé.

"Les astronomes pensent que lorsqu'une galaxie fusionne avec une autre galaxie, la fusion déposera de la matière dans le halo stellaire de la galaxie avec laquelle elle a fusionné", a déclaré l'auteur principal Katya Gozman. "En enquêtant et en apprenant sur les étoiles et les populations stellaires dans le halo stellaire, nous pouvons étudier et trouver des informations sur les fusions passées d'une galaxie. On pourrait dire que nous faisons de l'archéologie extragalactique dans le halo stellaire autour de M94."

Mais Gozman et ses co-auteurs n'ont trouvé aucune preuve d'une fusion massive dans l'histoire de la galaxie. Au lieu de cela, une fusion plus petite s'est probablement produite, avec une galaxie de la taille du petit nuage de Magellan, une galaxie naine environ trois fois plus petite que la Voie lactée, qui s'écrase sur M94.

Gozman a utilisé les données d'observation générées par la Subaru Hyper Suprime-Cam, située à Hawaï, pour observer le halo stellaire de M94, le halo diffus d'étoiles qui entoure une galaxie. Le halo stellaire s'étend bien au-delà de ce qu'une galaxie semble être à première vue, et les astronomes peuvent examiner ce halo pour rechercher des vestiges de fusions passées. Une façon d'en savoir plus sur ces vestiges est de calculer la masse du halo d'une galaxie.

Pour cette étude, Gozman a utilisé les données de Subaru pour cataloguer les étoiles du halo stellaire de M94 en fonction de leur luminosité. Elle a tracé les étoiles dans ce qu'on appelle un diagramme de magnitude de couleur, qui organise les étoiles en fonction de leur luminosité telle qu'elle est vue à travers certains filtres utilisés en astronomie pour déterminer la quantité de lumière qu'une étoile émet.

Plus précisément, elle a examiné un type d'étoile appelée étoile à branche géante rouge ou étoile RVB. Ces étoiles sont lumineuses - un avantage pour les imager, dit Gozman - et le degré de rouge ou de bleu de l'étoile est fortement corrélé aux types d'éléments métalliques plus lourds qu'elles contiennent.

Gozman a ensuite divisé les RVB de la galaxie en deux régions :les RVB dont la lumière apparaissait plus bleue et les RVB dont la lumière apparaissait plus rouge. Les RVB bleus étaient pauvres en métal tandis que les RVB rouges étaient plus riches en métal. Elle a également tracé la distribution des étoiles dans la galaxie, déterminant que les RVB rouges sont concentrés dans un anneau autour du centre de la galaxie tandis que les RVB bleus sont dispersés autour des parties extérieures de son halo.

En se concentrant sur les RVB bleus, Gozman a divisé la galaxie en anneaux circulaires ou anneaux concentriques recouvrant le disque comme une cible. En calculant la luminosité de surface des étoiles dans chaque anneau, elle a pu déterminer la masse du halo stellaire, qui n'était pas du tout massif. La masse du halo nous permet de déduire la masse de la galaxie qui a fusionné avec lui.

"Nous utilisons la masse du halo pour déduire la masse de la galaxie qui s'est écrasée en dernier dans la galaxie que nous examinons", a déclaré Gozman. "On pourrait penser que si une très grande galaxie s'est écrasée sur M94 il y a longtemps, cela aurait considérablement modifié la morphologie, les composants, de la galaxie et peut-être que cela aurait pu donner naissance à ce très grand pseudo-renflement au centre."

Mais il n'y a pas eu de grande fusion, a constaté Gozman. La plus grande galaxie qui s'est écrasée sur M94 dans le passé n'était pas massive du tout. Au lieu de cela, elle dit que le pseudo-renflement s'est probablement formé juste au cours de l'évolution typique de la galaxie.

Cependant, très peu d'études ont cartographié la taille des halos de galaxies de cette manière. Le travail de Gozman pour résoudre les étoiles dans le halo stellaire de M94 fournit plus d'informations aux astronomes qui étudient les fusions et l'évolution des galaxies.

"Ces données sont les premières données que nous ayons jamais eues sur la population stellaire résolue de cette galaxie. La résolution des étoiles est une chose assez difficile à faire, mais c'est l'une des meilleures façons de regarder les halos et d'en apprendre davantage sur le l'histoire des fusions de la galaxie", a-t-elle déclaré. "Il s'agit donc d'un autre point de données dans un champ de très peu de points de données." + Explorer plus loin

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