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Team of astronomers discovers galaxy that shouldn't exist

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Une équipe d'astronomes découvre une galaxie qui ne devrait pas exister

par Kim Baptista, Université d'État de l'Arizona

Une image composite couleur de PEARLSDG réalisée avec les données JWST NIRCAM. Les étoiles individuelles sont visibles sous forme de petits points lumineux sur l’image. Sa couleur quelque peu terne et le manque de nombreuses étoiles brillantes sont cohérents avec son âge avancé et l'absence de formation continue d'étoiles. Crédits : NASA, ESA, CSA, Jake Summers (ASU), Jordan C. J. D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA) et Rogier Windhorst (ASU)

Une équipe d'astronomes, dirigée par Tim Carleton, chercheur adjoint à l'Université d'État de l'Arizona, a découvert une galaxie naine apparue dans l'imagerie du télescope spatial James Webb et qui n'était pas la principale cible d'observation.

Les galaxies sont liées entre elles par la gravité et constituées d’étoiles et de planètes, avec de vastes nuages de poussière et de gaz ainsi que de matière noire. Les galaxies naines sont les galaxies les plus abondantes de l’univers et sont par définition petites et de faible luminosité. Elles comptent moins de 100 millions d’étoiles, alors que la Voie lactée, par exemple, en compte près de 200 milliards.

Des observations récentes de galaxies naines sur l'abondance de « galaxies ultra-diffuses » hors de portée des grandes études spectroscopiques précédentes suggèrent que notre compréhension de la population des galaxies naines pourrait être incomplète.

Dans une étude récemment publiée, Carleton et l’équipe étudiaient initialement un amas de galaxies dans le cadre du projet JWST Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS).

La galaxie naine, PEARLSDG, est apparue par hasard dans certaines images JWST de l'équipe. Ce n'était pas du tout la cible, juste un peu à l'écart du champ d'observation principal, dans la zone de l'espace où ils ne s'attendaient à rien voir.

Leurs résultats ont été publiés dans la revue Astrophysical Journal Letters.

PEARLSDG ne présentait pas les caractéristiques habituelles d’une galaxie naine que l’on pourrait s’attendre à voir. Il n’interagit pas avec une galaxie proche, mais il ne forme pas non plus de nouvelles étoiles. Comme

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un cas intéressant de galaxie isolée et tranquille.

"Ces types de galaxies naines isolées et calmes n'ont pas vraiment été observés auparavant, sauf dans des cas relativement rares. On ne s'attend pas vraiment à ce qu'elles existent étant donné notre compréhension actuelle de l'évolution des galaxies, donc le fait que nous voyons cet objet nous aide à améliorer nos théories pour formation des galaxies », a déclaré Carleton. "En général, les galaxies naines qui existent seules continuent de former de nouvelles étoiles."

Jusqu'à présent, la compréhension des astronomes de l'évolution des galaxies montrait une galaxie isolée qui continuait à former de jeunes étoiles ou qui interagirait avec une galaxie compagne plus massive. Cette théorie ne s'appliquait pas à PEARLSDG, qui se présente comme une ancienne population stellaire, ne formant pas de nouvelles étoiles et restant isolée.

Autre surprise, des étoiles individuelles peuvent être observées sur les images JWST de l'équipe. Ces étoiles sont plus brillantes dans les longueurs d'onde JWST ; c'est l'une des galaxies les plus éloignées où l'on puisse voir ces étoiles avec ce niveau de détail. La luminosité de ces étoiles permet aux astronomes de mesurer sa distance : 98 millions d'années-lumière.

  En haut : le JWST de la galaxie PEARLSDG (bleu = F090W + F150W, vert = F200W + 0,5 × F277W, rouge = 0,5 × F277W+F356W+F444W). En bas : DECALS grz image du ciel entourant immédiatement PEARLSDG. Les deux images sont alignées de telle sorte que le nord soit en haut et l'est à gauche. PEARLSDG est identifié par la boîte cyan et les carrés verts montrent la zone couverte par l'imagerie NIRCam. Sont également présentées deux des galaxies massives les plus proches (en projection) les plus proches (identifiées dans les cercles rouges). Crédit : The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/ad1b56

Pour cette étude, Carleton – qui est chercheur adjoint au Centre Beus pour les fondations cosmiques de l’École d’exploration de la Terre et de l’espace de l’ASU – et l’équipe ont utilisé un large éventail de données.

Cela inclut les données d’imagerie de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de JWST ; données spectroscopiques du spectrographe optique DeVeney sur le télescope Lowell Discovery à Flagstaff, en Arizona ; imagerie d'archives des télescopes spatiaux Galex et Spitzer de la NASA ; et l'imagerie au sol du Sloan Digital Sky Survey et du Dark Energy Camera Legacy Survey.

La NIRCam de JWST possède une résolution angulaire et une sensibilité très élevées, permettant à l'équipe d'identifier des étoiles individuelles dans cette galaxie lointaine. Tout comme des cellules individuelles mises au point au microscope, ces observations ont mis en évidence les composants de PEARLSDG.

Il est important de noter que l’identification d’étoiles spécifiques dans l’imagerie a fourni un indice clé sur sa distance : ces étoiles ont une luminosité intrinsèque spécifique, donc en mesurant leur luminosité apparente avec JWST, l’équipe a pu déterminer à quelle distance elles se trouvent. Il s’avère que ces étoiles faisaient partie des étoiles de ce type les plus éloignées à observer.

Toutes les données d’imagerie d’archives, observées aux longueurs d’onde ultraviolettes, optiques et infrarouges, ont été rassemblées pour étudier la couleur de PEARLSDG. Les étoiles nouvellement formées ont une signature de couleur spécifique, donc l'absence d'une telle signature a été utilisée pour montrer que PEARLSDG ne formait pas de nouvelles étoiles.

Le spectrographe DeVeney du Lowell Discovery Telescope répartit la lumière des objets astronomiques en ses composants distincts, permettant aux astronomes d'étudier ses propriétés en détail. Par exemple, le décalage de longueur d'onde spécifique observé dans les caractéristiques des données spectroscopiques code des informations sur le mouvement de PEARLSDG, en utilisant le même effet Doppler que celui utilisé par les pistolets radar pour mesurer la vitesse des conducteurs sur les routes de l'Arizona.

Cela a été essentiel pour montrer que PEARLSDG n’est associé à aucune autre galaxie et est véritablement isolé.

De plus, des caractéristiques particulières du spectre sont sensibles à la présence de jeunes étoiles, de sorte que l’absence de ces caractéristiques corrobore davantage les mesures de l’absence de jeunes étoiles dans les données d’imagerie.

"C'était absolument contraire aux attentes des gens pour une galaxie naine comme celle-ci", a déclaré Carleton.

Cette découverte change la compréhension des astronomes sur la façon dont les galaxies se forment et évoluent. Cela suggère la possibilité que de nombreuses galaxies calmes isolées attendent d’être identifiées et que JWST dispose des outils pour le faire.

Cette recherche a été présentée lors de la 243e conférence de presse de l'AAS en janvier : Oddities in the S

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COMMENTAIRES

Le titre etait trop alléchant ....

il faut rester modeste :nore connaissance  sur l   évolution des galaxies  n est qu une ébauche

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More information: Timothy Carleton et al, PEARLS: A Potentially Isolated Quiescent Dwarf Galaxy with a Tip of the Red Giant Branch Distance of 30 Mpc, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad1b56

Provided by Arizona State University 

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