Des astronomes réalisent l’image en mille couleurs la plus précise jamais obtenue d’une galaxie

Des astronomes ont créé un chef-d'œuvre galactique : une image ultra-détaillée qui révèle des caractéristiques inédites de la galaxie du Sculpteur. À l'aide du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral (ESO), ils ont observé cette galaxie proche dans des milliers de couleurs simultanément. En capturant de grandes quantités de données à chaque endroit, ils ont créé un instantané de la vie des étoiles à l'échelle de l'ensemble de la galaxie du Sculpteur.

La galaxie du Sculpteur vue par MUSE

« Les galaxies sont des systèmes incroyablement complexes que nous avons encore du mal à comprendre », explique Enrico Congiu, chercheur à l'ESO, qui a dirigé une nouvelle étude d'Astronomy & Astrophysics sur la galaxie du Sculpteur. Pouvant atteindre des centaines de milliers d'années-lumière de diamètre, les galaxies sont extrêmement grandes, mais leur évolution dépend de ce qui se passe à des échelles beaucoup plus petites. « La galaxie du Sculpteur se trouve dans un endroit idéal », explique Enrico Congiu. « Elle est suffisamment proche pour que nous puissions résoudre sa structure interne et étudier ses éléments constitutifs avec des détails incroyables, mais en même temps, elle est suffisamment grande pour que nous puissions la voir comme un système complet. »

Les éléments constitutifs d'une galaxie - étoiles, gaz et poussières - émettent de la lumière de différentes couleurs. Par conséquent, plus il y a de nuances de couleurs dans une image de galaxie, plus nous pouvons en apprendre sur son fonctionnement interne. Alors que les images conventionnelles ne contiennent qu'une poignée de couleurs, cette nouvelle carte du Sculpteur en comprend des milliers. Les astronomes savent ainsi tout ce qu'ils doivent savoir sur les étoiles, le gaz et la poussière qu'elle contient, comme leur âge, leur composition et leur mouvement.

Pour créer cette carte de la galaxie du Sculpteur, située à 11 millions d'années-lumière et également connue sous le nom de NGC 253, les chercheurs l'ont observée pendant plus de 50 heures à l'aide de l'instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) du VLT de l'ESO. L'équipe a dû assembler plus de 100 expositions pour couvrir une zone de la galaxie d'une largeur d'environ 65 000 années-lumière.

Selon Kathryn Kreckel, de l'université de Heidelberg en Allemagne, coauteur de l'étude, cela fait de cette carte un outil puissant : « Nous pouvons faire un zoom avant pour étudier les régions spécifiques où les étoiles se forment à une échelle proche de celle des étoiles individuelles, mais nous pouvons également faire un zoom arrière pour étudier la galaxie dans son ensemble. »

Dans sa première analyse des données, l'équipe a découvert environ 500 nébuleuses planétaires, des régions de gaz et de la poussière rejetés par des étoiles mourantes semblables au Soleil, dans la galaxie du Sculpteur. Fabian Scheuermann, doctorant à l'université de Heidelberg et coauteur de l'étude, replace ce chiffre dans son contexte : « Au-delà de notre voisinage galactique, nous avons généralement affaire à moins de 100 détections par galaxie ».

En raison de leurs propriétés, les nébuleuses planétaires peuvent être utilisées comme marqueurs de distance par rapport aux galaxies qui les abritent. « La découverte des nébuleuses planétaires nous permet de vérifier la distance qui nous sépare de la galaxie, une information essentielle dont dépendent les autres études de la galaxie », explique Adam Leroy, professeur à l'université d'État de l'Ohio (États-Unis) et coauteur de l'étude.

Les futurs projets utilisant la carte exploreront la manière dont le gaz s'écoule, modifie sa composition et forme des étoiles dans toute la galaxie. « La façon dont de si petits processus peuvent avoir un impact aussi important sur une galaxie dont la taille totale est des milliers de fois plus grande reste un mystère », déclare Enrico Congiu.

 

Fourni par l'ESO

Image du jour : Planètes en construction

L'image du jour est un gros plan de l'étoile RIK 113, ici entourée d'un nuage de gaz et de poussière appelé disque protoplanétaire. Ces disques, fréquents autour des jeunes étoiles, contiennent tous les éléments nécessaires à la formation d'une nouvelle planète.

Les astronomes ont peut-être capturé une planète encore en formation, cachée quelque part dans cet instantané stellaire.

Avec le temps, ces disques poussiéreux se fragmentent et se condensent sous l'effet de la gravité, formant des objets plus grands comme des protoplanètes. Ces embryons planétaires creusent des trous dans la poussière environnante, formant les structures annulaires complexes que nous pouvons observer dans ce disque. La véritable complexité de ce disque protoplanétaire a été révélée pour la première fois par le Grand Réseau Millimétrique/Submillimétrique de l'Atacama (ALMA) dans une étude publiée l'année dernière . Ces résultats ont révélé la présence d'une lacune, suggérant la présence d'un objet planétaire enfoui à l'intérieur.

Cela a incité une autre équipe d'astronomes, dirigée par Christian Ginski de l'Université de Galway, en Irlande, à poursuivre les observations du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO. Grâce à l' instrument SPHERE, ils ont découvert que l'anneau intérieur présente des caractéristiques spirales intrigantes. Une analyse détaillée des données a révélé non pas un, mais deux signaux potentiels provenant de planètes autour de RIK 113, non loin de la détection initiale par ALMA.

Pour l'instant, ces signaux relèvent davantage de la suggestion que d'une confirmation directe. Cependant, deux études distinctes, menées par ALMA et le VLT, indiquant la présence d'au moins une planète, sont extrêmement prometteuses pour une future découverte.

Fourni par l'ESO

La première vue 3D de la formation et de l'évolution des amas globulaires

Une étude pionnière, menée par un groupe de chercheurs de l'Institut national d'astrophysique (INAF) en Italie, de l'Université de Bologne et de l'Université d'Indiana, est la première à réaliser une analyse cinématique 3D de plusieurs populations stellaires pour un échantillon représentatif de 16 amas globulaires de notre galaxie. 

Elle fournit une description observationnelle révolutionnaire de leurs propriétés cinématiques (c'est-à-dire de la façon dont les étoiles se déplacent au sein des amas globulaires) et de leur évolution à long terme depuis leur formation jusqu'à nos jours.

Galerie d'images des 16 amas globulaires analysés par ordre de différence dans les propriétés cinématiques observées entre les différentes populations stellaires. Crédit : ESA/Hubble - ESO - SDSS 

Cette étude publiée dans Astronomy & Astrophysics marque une étape importante dans notre compréhension de la formation et de l’évolution dynamique de multiples populations stellaires dans les amas globulaires (agglomérats stellaires sphériques et très compacts généralement peuplés de 1 à 2 millions d’étoiles).

L'étude fournit la première preuve solide que les amas globulaires se sont formés à la suite de multiples événements de formation d'étoiles et imposent des contraintes fondamentales sur la trajectoire dynamique suivie par les amas tout au long de leur évolution.

Avec des âges pouvant atteindre 12 à 13 milliards d'années (donc datant de l'aube du cosmos), les amas globulaires sont parmi les premiers systèmes à se former dans l'univers. Ils représentent une population typique de toutes les galaxies. Ce sont des systèmes compacts (avec des masses de plusieurs centaines de milliers de masses solaires et des tailles de quelques parsecs), et ils peuvent être observés même dans des galaxies lointaines.

Les résultats obtenus au cours des deux dernières décennies ont montré de manière inattendue que les amas globulaires sont constitués de plus d'une population stellaire : une population primordiale, avec des propriétés chimiques similaires à celles des autres étoiles de la galaxie, et une autre avec des abondances chimiques anormales d'éléments légers tels que l'hélium, l'oxygène, le sodium et l'azote.

L'étude est fondée sur la mesure des vitesses 3D, c'est-à-dire la combinaison des mouvements propres et des vitesses radiales, obtenues avec le télescope Gaia de l'ESA et avec des données provenant, entre autres, du télescope VLT de l'ESO, principalement dans le cadre de l'étude MIKiS (Multi Instrument Kinematic Survey), une étude spectroscopique spécifiquement destinée à explorer la cinématique interne des amas globulaires. L'utilisation de ces télescopes, depuis l'espace et depuis la Terre, a fourni une vue 3D sans précédent de la distribution des vitesses des étoiles dans les amas globulaires sélectionnés.

Cette nouvelle vue en 3D du mouvement des étoiles au sein des amas globulaires fournit un cadre inédit pour la formation et l’évolution dynamique de ces systèmes. Elle permet également d’éclaircir certains des mystères les plus complexes entourant l’origine de ces structures anciennes.

Plus d'informations : E. Dalessandro et al., Une vue 3D de la cinématique de plusieurs populations dans les amas globulaires galactiques, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI : 10.1051/0004-6361/202451054