Un petit coin de la galaxie massive d'Andromède (M31). Crédit d'image: Subaru. Cliquez pour agrandir.
La belle galaxie d'Andromède est apparue comme une tache floue chaude aux anciens. Pour les astronomes modernes des millénaires plus tard, il est apparu comme une excellente occasion de mieux comprendre l'univers. À cet égard, notre voisin galactique le plus proche est un cadeau qui ne cesse de donner.
Scott Chapman, du California Institute of Technology, et Rodrigo Ibata, de l'Observatoire Astronomique de Strasbourg en France, ont dirigé une équipe d'astronomes dans un projet visant à cartographier les mouvements détaillés des étoiles à la périphérie de la galaxie d'Andromède. Leurs observations récentes avec les télescopes Keck montrent que la fine couche d'étoiles s'étendant vers l'extérieur de la galaxie fait en fait partie du disque principal lui-même. Cela signifie que le disque en spirale des étoiles d'Andromède a un diamètre trois fois plus grand que ce qui avait été estimé précédemment.
Lors de la réunion d'été annuelle de l'American Astronomical Society aujourd'hui, Chapman présentera la preuve qu'il existe un vaste disque stellaire étendu qui fait la galaxie plus de 220 000 années-lumière de diamètre. Auparavant, les astronomes qui regardaient les preuves visibles pensaient qu'Andromède avait environ 70 000 à 80 000 années-lumière de diamètre. Andromède elle-même est à environ 2 millions d'années-lumière de la Terre.
La nouvelle mesure dimensionnelle est basée sur les mouvements d'environ 3 000 des étoiles à une certaine distance du disque qui étaient autrefois considérés comme simplement le «halo» des étoiles dans la région et non une partie du disque lui-même. En prenant des mesures très soigneuses des «vitesses radiales», les chercheurs ont pu déterminer avec précision comment chaque étoile se déplaçait par rapport à la galaxie.
Les résultats ont montré que les étoiles périphériques se trouvent dans le plan du disque d'Andromède lui-même et, de plus, se déplacent à une vitesse qui montre qu'elles sont en orbite autour du centre de la galaxie. Essentiellement, cela signifie que le disque d'étoiles est beaucoup plus grand que ce qui était connu auparavant.
De plus, les chercheurs ont déterminé que la nature du «disque rotatif inhomogène» - en d'autres termes, les franges extérieures grumeleuses et grumeleuses du disque - montre qu'Andromède doit être le résultat de galaxies satellites claquant ensemble depuis longtemps. Si ce n'était pas le cas, les étoiles seraient plus régulièrement espacées.
Ibata dit: «Cette découverte de disque géant sera très difficile à concilier avec les simulations informatiques de formation de galaxies. Vous n'obtenez tout simplement pas de disques rotatifs géants de l'accrétion de petits fragments de galaxie. "
Les résultats actuels, qui font l'objet de deux articles déjà disponibles et d'un troisième à paraître, sont rendus possibles par les avancées technologiques en astrophysique. Dans ce cas, le spectrographe multi-objets Keck / DEIMOS fixé au télescope Keck II possède la taille du miroir et la capacité de collecte de lumière pour imager les étoiles qui sont très faibles, ainsi que la sensibilité spectrographique pour obtenir des vitesses radiales très précises.
Un spectrographe est nécessaire pour le travail car le mouvement des étoiles dans une galaxie lointaine ne peut être détecté que dans des intervalles de temps humains raisonnables en déduisant si l'étoile se déplace vers nous ou s'éloigne de nous. Cela peut être accompli parce que la lumière vient vers nous en fréquences discrètes en raison des éléments qui composent l'étoile.
Si l'étoile se déplace vers nous, alors la lumière a tendance à s'entasser, pour ainsi dire, ce qui rend la lumière plus élevée en fréquence et «plus bleue». Si l'étoile s'éloigne de nous, la lumière a plus de marge de manœuvre et devient plus basse en fréquence et «plus rouge».
Si les étoiles d'un côté d'Andromède semblent venir vers nous, tandis que les étoiles du côté opposé semblent s'éloigner de nous, alors les étoiles peuvent être supposées en orbite autour de l'objet central.
Le disque stellaire étendu n'a pas été détecté dans le passé parce que les étoiles qui apparaissent dans la région du disque ne pouvaient pas être connues pour faire partie du disque jusqu'à ce que leurs mouvements aient été calculés. De plus, le «fuzz» inhomogène qui compose le disque étendu ne ressemble pas à un disque, mais semble plutôt être un halo fragmenté et désordonné construit à partir de nombreuses galaxies précédentes s'écraser sur Andromède, et on a supposé que les étoiles dans ce région irait dans tous les sens.
«Trouver toutes ces étoiles dans une rotation ordonnée était la dernière explication à laquelle on pourrait penser», explique Chapman.
D'un autre côté, la découverte que la majeure partie de la structure complexe de la région extérieure d'Andromède tourne avec le disque est une bénédiction pour l'étude du véritable halo stellaire sous-jacent de la galaxie. En utilisant ces nouvelles informations, les chercheurs ont pu mesurer soigneusement les mouvements aléatoires des étoiles dans le halo stellaire, sondant sa masse et la forme de la matière noire insaisissable qui l'entoure.
Bien que le travail principal ait été effectué à l’observatoire de Keck, les images originales qui posaient la possibilité d’un disque étendu ont été prises avec la caméra grand champ du télescope Isaac Newton. Le télescope, situé dans les îles Canaries, est destiné aux enquêtes et, dans le cas de cette étude, a bien servi d'instrument d'accompagnement.
Chapman dit que des travaux supplémentaires seront nécessaires pour déterminer si le disque étendu est simplement une bizarrerie de la galaxie d'Andromède, ou est peut-être typique d'autres galaxies.
Le principal article dont traite la conférence de presse de l'AAS d'aujourd'hui sera publié cette année dans The Astrophysical Journal sous le titre «Sur l'origine de l'accumulation d'un vaste disque stellaire étendu autour de la galaxie d'Andromède». Outre Chapman et Ibata, les autres auteurs sont Annette Ferguson, Université d'Edimbourg; Geraint Lewis, Université de Sydney; Mike Irwin, Université de Cambridge; et Nial Tanvir, Université du Hertfordshire.
Source d'origine: communiqué de presse Caltech
