13/06/2015

Environ 1000 galaxies ultra-diffuses dans l'Amas de Coma !

Il y a trois semaines, je vous annonçais la découverte de 47 galaxies d'un type très particulier, des galaxies "ultra-diffuses", de la taille de la voie lactée mais contenant beaucoup moins d'étoiles, donc très peu denses. Ces 47 galaxies avaient été découvertes dans un amas de galaxies très connu, l'amas de Coma. Mais aujourd'hui, une autre équipe  de chercheurs est partie à la recherche de ce même type de galaxies toujours dans l'amas de Coma, et ce n'est pas 47 galaxies ultra-diffuses (UDG) qu'ils trouvent, mais 854 !



Zone de l'amas de Coma de 550 000 x 550 000 années-lumière. Les cercles
verts indiquent les galaxies ultra-diffuses nouvellement découvertes,
les cercles jaunes sont des galaxies parmi les 47 précédemment
découvertes (J. Koda et al.)

C'est à l'aide du télescope Subaru de 8,4 m à Hawaï que les astronomes japonais menés par Jin Koda ont trouvé cette population impressionnante de galaxies ultra-diffuses. Leur découverte va bientôt paraître dans the Astropysical Journal Letters mais dans sa version preprint publiée sur Arxiv, on peut se rendre compte de l'ampleur de la trouvaille. Certaines galaxies parmi les 854 font partie des 47 déjà identifiées précédemment. Le point commun de toutes ces galaxies est qu'elles sont composées de vieilles étoiles et n'ont plus de gaz pour en produire de nouvelles.

Les astronomes pensent que c'est l'environnement de l'amas de galaxies qui est responsable de la disparition de leur gaz. Les interactions gravitationnelles de galaxies voisines arracheraient le  gaz qui serait ensuite expulsé par interaction avec le gaz interstellaire environnant. Et il semble même que lorsque les vieilles étoiles de ces galaxies explosent et éjectent leur enveloppe gazeuse, les galaxies ne parviennent pas à retenir ce gaz qui pourrait pourtant leur être précieux pour fabriquer de nouvelles étoiles. Là encore, l'environnement de l'amas galactique semble jouer pour récupérer tout ce gaz... 
Parmi ces 854 galaxies ultra-diffuses, pas moins de 332 ont la taille de notre Galaxie, soit environ 40%, et les astronomes japonais estiment que le nombre total de galaxies ultra-diffuses dans l'amas de Coma doit largement dépasser les 1000...

La distribution de ces UDG montre qu'elles sont concentrées vers le centre de l'amas, suggérant qu'elles sont de très anciennes membre de l'amas. Elles ont en moyenne une masse stellaire comprise entre 10 millions et 500 millions de masses solaires (seulement).
Parmi ces galaxies ultra-diffuses, quelques spécimens de la taille de la Voie Lactée apparaissent plus proches du centre de l'amas qu'estimé auparavant (la plus proche du centre n'en est éloignée que de 280 000 années-lumière), et leur survie dans de tels champs gravitationnels à forte composante d'effets de marée, malgré leur grande taille, fait dire aux astrophysiciens qu'elles seraient composées d'une fraction très importante de matière noire protégeant en quelque sorte les étoiles restantes...
D'ailleurs, leur composante baryonique serait  de l'ordre de 1% seulement, soit bien moins que la moyenne, ce qui indique bien une disparition du gaz (formé de baryons, matière "ordinaire") au profit d'un halo de matière noire non-baryonique (des particules massives).
A gauche : les 18 champs de recherche centrés autour du centre de l'amas de Coma (figuré par une croix verte), couvrant au total environ 15 millions x 15 millions d'années-lumière; le carré bleu représente la zone de l'image précédente. A droite, les UDG trouvées (cercles), les cerces bleu sont des UDG de la taille de la Voie Lactée, les croix rouges sont les 47 UDG découvertes précédemment. (Jin Koda et al.)
Si de telles galaxies ultra-diffuses étaient aussi communes que ce qui est observé dans l'amas de Coma, cela impliquerait qu'il devrait y en avoir plus de 100 000 dans un rayon de 330 millions d'années lumières nous entourant... or ce n'est pas ce que nous voyons. C'est une raison forte qui permet aux astrophysiciens d'affirmer que c'est l'amas de Coma qui a une caractéristique particulière à même de produire cette surpopulation de galaxies ultra-diffuses. 
Il serait maintenant très intéressant de trouver de telles galaxies de ce nouveau type UDG, dans d'autres amas de galaxies, histoire de mieux comprendre les mécanismes qui sont à leur origine. 


Source : 

APPROXIMATELY A THOUSAND ULTRA DIFFUSE GALAXIES IN THE COMA CLUSTER
Jin Koda et al.
A paraître dans The Astrophysical Journal Letters