Une équipe d’astrophysiciens chinois a déniché 50 nouveaux amas globulaires candidats dans la galaxie d’Andromède (M31) grâce à des algorithmes d’apprentissage appliqués sur des données de Gaia et du Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS). Ils publient leur étude dans The Astrophysical Journal.
Les amas globulaires peuvent être utilisés pour étudier la structure et l'histoire de la formation des galaxies mais aussi d’autres domaines comme les étoiles les plus anciennes, ou encore les trous noirs de masse intermédiaire qui sont probablement situés en leur centre. Pechetti et al. (2022) ont notamment rapporté la présence d'un trou noir de 105 M⊙ dans l’amas globulaire le plus massif de M31 : B023-G078. Hors des amas globulaires, un trou noir de masse intermédiaire peut également résider dans ce qu’on appelle un amas stellaire hypercompact. O'Leary & Loeb ont prédit en 2009 qu'au cours de l'histoire des galaxies comme la Voie Lactée, de nombreuses fusions de petites galaxies pourraient déclencher la coalescence des trous noirs centraux et expulser le trou noir résiduel, qui ferait environ 103 à 105 M⊙. Des dizaines ou des centaines de trous noirs de masse intermédiaire peuvent transporter un mélange de gaz et d'étoiles et former des amas stellaires hypercompacts d'un rayon inférieur à 1 pc dans le halo d'une galaxie de type Voie Lactée ou Andromède..
C’est Edwin Hubble en 1932 qui a été le premier à identifier des amas globulaires dans M31. Dans ce travail pionnier, où il avait trouvé 140 amas globulaires, Hubble avait proposé des critères visuels pratiques pour l’identification de ces amas extragalactiques. Sur les plaques photographiques, d’après Hubble, les amas globulaires "ressemblent à des images d'étoiles douces et floues, qui s'accumulent au fur et à mesure de l'exposition d'une manière perceptiblement différente des véritables images stellaires. Et elles apparaissent comme de petites nébuleuses condensées dans le champ de vue des télescopes ». En plus des critères purement visuels, Hubble avait également noté des caractéristiques spécifiques de couleur et de vitesse radiale qui ont souvent été utilisées comme critères d'identification des candidats amas globulaires dans M31 depuis lors.
Battistini a fourni un catalogue d’amas globulaires en 1988, comprenant de nombreux résultats vérifiés visuellement sur plusieurs décennies, puis Galleti et al. ont révisé ce catalogue en 2004, aboutissant à un catalogue comprenant 337 amas globulaires confirmés et 688 amas globulaires candidats. Ce catalogue de Bologne révisé a été mis à jour dans sa cinquième édition en 2012, et contient maintenant 625 amas globulaires confirmés et 331 amas globulaires candidats. Le nombe total a décru puisque 69 candidats se sont révélés être autre chose que des amas globulaires.
Et plus récemment, en 2014, Huxor et al. ont rapporté 59 nouveaux amas globulaires et 2 candidats dans une recherche dans le halo de M31, en utilisant des images du Pan-Andromeda Archaeological Survey (PAndAS), et en 2022, Wang et al. ont utilisé un réseau de neurones et des méthodes d'apprentissage automatique pour identifier 117 nouveaux candidats amas globulaires dans M31 à partir de 21 millions d'images sources du PAndAS.
Après inspection visuelle des images de PAndAS avec leur second classificateur pour éliminer la contamination par des sources non-amas, en particulier des galaxies, ils ont finalement obtenu 50 candidats. Ces candidats sont divisés en trois types selon leur distance projetée au centre de M31 et leur probabilité d'être un vrai amas, qui est calculée par le second classificateur. La plupart de ces candidats sont situés dans le halo de M31, tandis que 14 d'entre eux sont associés (en projection) aux structures à grande échelle du halo de M31. Le candidat le plus éloigné atteint une distance de 152 kpc du centre de M31.
Wang et ses collaborateurs notent que leur premier algorithme classificateur est fiable dans la distinction entre les sources ponctuelles et les sources étendues, tandis que le second n'est pas aussi précis dans la distinction entre les amas globulaires et les galaxies denses d’arrière-plan. Selon les chercheurs, des observations spectroscopiques complémentaires pourraient aider à éliminer la contamination par des sources extragalactiques.
Avec l'aide des images de Hubble (le télescope !), Wang et al. ont pu exclure certaines contaminations qui ne peuvent pas être discernées par les images PAndAS. Mais, seule une petite partie de M31 a été observée par le télescope Hubble. Dans le futur, des images à plus haute résolution pourraient être fournies par le télescope de la station spatiale chinoise (le CSST) ainsi que le télescope Euclid, qui ont des champs de vue plus grands, de 1,1 deg2 et 0,55 deg2, respectivement, comparés aux 0,186 arcmin² du télescope Hubble. De nouvelles opportunités de classer les candidats amas globulaires actuels et de rechercher de nouveaux amas globulaires dans M31, en particulier dans son halo... Un échantillon plus large et plus propre d’amas globulaires dans M31 sera précieux pour l’étude de la galaxie sœur de la Voie Lactée.
Source
Searching for New Globular Clusters in M31 with Gaia EDR3
Yilun Wang et al.
The Astrophysical Journal, Volume 954, Number 2 (7 september 2023)
https://doi.org/10.3847/1538-
Illustrations
1. La Galaxie d'Andromède (M31) (NASA/ESA/STSCI/R. Gendler)
2. Zoom sur M31, révélant une petite série d'amas globulaires (Rod Pommier)
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