Une étude fournit des photos détaillées des structures internes des galaxies

L’un des éléments constitutifs les plus fondamentaux de l’univers, la poussière cosmique est un ingrédient essentiel à la croissance d’une galaxie. Lorsqu'ils sont dispersés, ces minuscules grains contribuent à planter les graines de la création d'étoiles et de planètes. Pourtant, ce n'est que récemment, grâce aux progrès rapides de la technologie, que les astronomes ont commencé à mettre en lumière leur physique complexe.

Dirigée par des scientifiques de l'Ohio State University, une équipe internationale d'astronomes a utilisé les données collectées par l'instrument infrarouge moyen du télescope spatial James Webb pour créer des images époustouflantes de 19 galaxies spirales situées relativement près de la Voie lactée. En examinant la lumière infrarouge – des longueurs d’onde invisibles à l’œil nu – ces images incroyablement précises révèlent comment la poussière fertilise l’univers après avoir été chauffée à la fois par de jeunes étoiles massives et par le rayonnement de l’espace interstellaire environnant.

“Grâce à ces toutes nouvelles données, nous sommes en mesure de voir la répartition des émissions de poussière et de déterminer à quoi ressemble la matière interstellaire présente dans les disques de ces galaxies”, a déclaré Debosmita Pathak, auteur principal de l'étude et étudiante diplômée en astronomie à l'université. État de l'Ohio.

Les images ont été prises par le Trésor PHANGS-JWST Cycle 1, une collaboration d'enquête qui utilise des télescopes de grande puissance pour mieux comprendre l'évolution galactique. Dans cette étude, ils ont utilisé les données collectées au cours de la première année d'observations de Webb pour créer des mesures de fonction de distribution de probabilité (PDF) qui tracent les émissions de poussière des galaxies dans l'infrarouge moyen.

Ils ont découvert que les disques des galaxies dans l'infrarouge moyen présentent à la fois une distribution normale du gaz (représentée dans les graphiques PDF de l'étude par un pic élevé) et une distribution élevée (apparaissant comme une pente douce). Même si les régions où résident les pépinières de formation d'étoiles semblent sensiblement différentes, la forme et la largeur de la distribution du gaz diffus dans ces galaxies sont restées cohérentes.

“Dynamiquement, ils ont tous des choses très différentes qui se passent dans les centres”, a déclaré Pathak. “Mais une fois que vous avez retiré les centres de l'image, les disques de ces galaxies se ressemblent beaucoup.”

L'étude, publiée récemment dans Le journal astronomique, suggère que, parce que les modèles de lumière infrarouge émise par ces galaxies observées semblent être uniformes, la densité du gaz à l'intérieur des disques galactiques suit un modèle spécifique même lorsqu'elle est façonnée par des environnements galactiques très différents. “Parce que cette poussière constitue le carburant des générations futures d'étoiles”, a déclaré Pathak, “la similitude que nous observons entre les galaxies laisse entendre que certains aspects de la formation des étoiles et des planètes pourraient être universels à travers les galaxies.”

En éclairant un autre indice sur les mystères de notre univers, ces instantanés galactiques offrent également aux humains l'occasion de jeter un coup d'œil dans le miroir cosmique, a déclaré Pathak.

“Il est difficile pour nous d'avoir une perspective globale de la Voie lactée”, a déclaré Pathak. “Cette étude nous dit que si vous la regardiez de l'extérieur, vous verriez quelque chose de similaire à ce que nous avons vu pour un groupe d'autres galaxies proches.”

De plus, approfondir notre compréhension actuelle de la structure des galaxies proches pourrait conduire à une meilleure compréhension de l’astrophysique, notamment de la manière dont les différents objets de l’univers s’articulent.

En fin de compte, une fois que davantage de données seront disponibles après les prochains cycles JWST, l’équipe prévoit de refaire une grande partie du travail avec un échantillon encore plus grand et plus riche.

“Vous ne pouvez pas observer toutes les galaxies de l'univers à des résolutions aussi élevées, il est donc utile de pouvoir faire des déclarations quantitatives à leur sujet en général, car cela nous permet d'extrapoler sur de plus en plus de galaxies dans le futur”, a déclaré Pathak.

Cette étude a été financée par la National Science Foundation, la Fondation Alexander von Humboldt, la Fondation Heising-Simons, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et la Fondation Simons. Les autres co-auteurs de l'Ohio State étaient Adam K. Leroy, Todd A. Thompson et Laura A. Lopez.