mercredi 23 novembre 2016

Découverte d'une nouvelle galaxie naine satellite de notre Voie Lactée

Une nouvelle galaxie satellite de notre Voie Lactée vient d'être découverte par une équipe à dominante japonaise. Cette toute petite galaxie, nommée Virgo I est très peu lumineuse, laissant penser que de nombreuses autres du même type pourraient se cacher dans le halo de notre Galaxie.




Cette toute petite galaxie a été trouvée à l'aide du télescope Subaru, situé au sommet du Mauna Kea à Hawaï, et de son imageur de haute performance appelé le Hyper-Suprime Cam (HSC). Elle se trouve dans la direction de la constellation de la Vierge, d'où son nom. Virgo I est à ce jour la galaxie naine la moins lumineuse observée.
On connaît aujourd'hui environ 50 galaxies satellites de notre Galaxie, et parmi celles-ci, une quarantaine sont très faiblement lumineuses et diffuses et appartiennent à la catégorie des galaxies naines sphéroïdales. Les plus faibles d'entre elles ont été récemment mises à jour par les relevés du Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et du Dark Energy Survey
Ici, c'est l'alliance du grand diamètre du télescope Subaru (8,2 m) et du grand champ de l'imageur HSC qui a rendu possible cette détection. Ils permettent en effet de rechercher efficacement des structures très faiblement lumineuses sur une grande surface du ciel. La première étape a été de repérer une surdensité d'étoiles à partir de données photométriques, ensuite les astronomes ont vérifié qu'il s'agit bien d'un groupe d'étoiles cohérent en construisant la distribution de ces étoiles dans le diagramme couleur/magnitude. 
L'équipe, menée par le jeune chercheur Daisuke Homma et son directeur de thèse Masashi Chiba (Université de Tohoku) a examiné attentivement les données initiales de Strategic Survey de Subaru et ont trouvé cette surdensité qui montrait les bonnes caractéristiques avec une très forte signifiance statistique. L'étude qui est publiée dans The Astrophysical Journal montre qu'il s'agit bien d'une galaxie et non d'un amas globulaire car cette dernière est étendue spatialement sur 124 années-lumière, bien plus étendue qu'un amas globulaire qui aurait la même luminosité. La magnitude absolue de Virgo I dans le visible est de -0.8. La galaxie satellite la plus faible qui détenait le précédent record, Segue I, a une magnitude absolue de -1.5, et avait été découverte par SDSS. 

Virgo I se situe à une distance de 280 000 années-lumière de nous, ce qui est une distance hors d'atteinte pour le télescope de SDSS, qui avait bel et bien exploré cette région du ciel, sans la voir.
Cette découverte est importante, car, selon les chercheurs, cela indique qu'il doit y avoir des centaines de galaxies très faiblement lumineuses de ce type tout autour de notre Galaxie. Savoir combien de galaxies naines diffuses et quelles sont leurs caractéristiques nous donnera des informations cruciales sur la formation de notre Galaxie.
La formation des galaxies comme la Voie Lactée est un sujet brûlant en astrophysique. L'idée la plus partagée aujourd'hui est qu'elles se seraient formées par accrétion à l'intérieur d'un halo de matière noire formant une surdensité locale de matière et donc un puits gravitationnel. Le modèle indique aussi qu'il doit exister des centaines de petits halos de matière noire en orbite au sein du grand halo de matière noire galactique, et donc autant de petites galaxies satellites. Mais comme on l'a vu plus haut, seulement quelques dizaines de ces galaxies satellites ont été identifiées jusqu'à aujourd'hui. Cette épine dans le pied de la théorie de la matière noire est ce qu'on appelle le "problème des satellites manquantes". La découverte de Virgo I pourrait donc potentiellement être le début de la résolution de ce problème.

Les recherches du Strategic Survey avec le télescope Subaru vont se poursuivre dans les mois et années qui viennent à la recherche de nouvelles galaxies naines à peine décelables et qui sait pulvériser les records de faible luminosité.

Source : 

A New Milky Way Satellite Discovered In The Subaru/Hyper Suprime-Cam Survey 
Daisuke Homma et al.
The Astrophysical Journal, 832 (1) (14 november 2016)


Illustrations :

1) Position de la galaxie naine Virgo I (à gauche). L'image de droite montre la carte de densté stellaire de Virgo I sur une zone du ciel de 0,1° x 0,1°. La couleur indique la densité, croissante du bleu au rouge (Université de Tohoku /NAOJ)

2) Le télescope Subaru (NAOJ)