Une étude récente, dirigée par Mélina Poulain de l’Université d’Oulu, rapporte la première observation directe d’amas d’étoiles en fusion dans la région centrale de galaxies naines. Cette détection confirme la faisabilité de cette voie de formation pour les noyaux des galaxies naines, qui était débattue depuis longtemps.
Les galaxies naines sont les plus abondantes dans l’univers. Composées d’au moins 100 fois moins d’étoiles que des galaxies plus massives comme la Voie lactée, elles en sont les éléments constitutifs. Comprendre la formation des galaxies naines est donc essentiel pour comprendre l’évolution des galaxies.
Une fraction notable des galaxies naines abritent en leur centre un amas d’étoiles compact, généralement composé de centaines de milliers à des centaines de millions d’étoiles. Connus sous le nom de noyaux stellaires compacts, il s’agit du type de système stellaire le plus dense de l’Univers. La formation de ces objets extrêmes fait l’objet d’un débat depuis plusieurs décennies. Dans les galaxies naines, on pense qu’ils résultent de la fusion d’amas d’étoiles plus petits, appelés amas globulaires, après qu’ils aient migré vers le centre de la galaxie. Cependant, aucune fusion de ces amas globulaires n’avait été directement observée pour confirmer la théorie, jusqu’à présent.
Des caractéristiques rares
En étudiant les observations d’un large échantillon de près de 80 galaxies naines réalisées par le télescope spatial Hubble et dirigées par le professeur Francine Marleau de l’Université d’Innsbruck, en Autriche, un groupe de dix chercheurs de la collaboration internationale MATLAS (dirigée par Pierre-Alain Duc de l’Observatoire astronomique de Strasbourg) a remarqué une poignée de galaxies présentant un noyau stellaire compact d’apparence inhabituelle. Certaines galaxies présentaient deux noyaux d’étoiles proches l’un de l’autre, tandis que d’autres présentaient une traînée lumineuse attachée à l’amas stellaire compact.
« Nous avons été surpris par traînées de lumière visibles près du centre des galaxies, car rien de semblable n’avait été observé dans le passé », explique Mélina Poulain, la chercheuse qui a dirigé l’étude.
Une analyse approfondie des traits morphologiques a montré des propriétés similaires à celles des amas globulaires déjà détectés dans les galaxies naines. Cela suggère que les observations témoignent de la croissance du noyau stellaire compact par la cannibalisation spectaculaire des amas globulaires au cœur de ces galaxies.
Comme dans les simulations
Pour confirmer l’origine des traînées lumineuses, des simulations numériques à ultra-haute résolution ont été mises en œuvre pour modéliser le processus de fusion. Cette partie du travail, dirigée par le Dr Rory Smith de l’Universidad Técnica Federico Santa María à Santiago du Chili, a étudié diverses fusions entre des amas d’étoiles dont la masse, la dynamique et le nombre d’amas impliqués varient. Les résultats confirment que les traînées lumineuses observées sont créées par la fusion de deux amas d’étoiles présentant des différences de masse significatives. Plus le rapport de masse est important, plus la traînée est longue. Le processus dure généralement peu de temps, moins de 100 millions d’années, et les caractéristiques produites sont visibles pendant une période encore plus courte, ce qui explique la difficulté de détecter un tel phénomène.
Pour en savoir plus :
– Article Nature « Nuclear star cluster formation from globular clusters in dwarf galaxies« .
Contact :
Pierre-Alain Duc, pierre-alain.duc@astro.unistra.fr