Les astronomes observent la lumière intra-groupe – la lueur insaisissable entre les galaxies lointaines


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  • Une équipe internationale d’astronomes a mis au point une nouvelle technique sur un groupe de galaxies et la faible lumière entre elles – connue sous le nom de « lumière intra-groupe » – pour caractériser les étoiles qui y habitent.

    Auteur principal de l’étude publiée dans MNRASle Dr Cristina Martínez-Lombilla de l’École de physique de l’UNSW Science, a déclaré : « Nous ne savons presque rien de la lumière intra-groupe.

    « Les parties les plus brillantes de la lumière intra-groupe sont environ 50 fois plus faibles que le ciel nocturne le plus sombre de la Terre. Il est extrêmement difficile à détecter, même avec les plus grands télescopes sur Terre – ou dans l’espace. »

    Grâce à leur technique sensible, qui élimine la lumière de tous les objets sauf celle de la lumière intra-groupe, les chercheurs ont non seulement détecté la lumière intra-groupe mais ont pu étudier et raconter l’histoire des étoiles qui la peuplent.

    « Nous avons analysé les propriétés des étoiles intra-groupe — ces étoiles errantes entre les groupes de galaxies. Nous avons examiné l’âge et l’abondance des éléments qui les composaient, puis nous avons comparé ces caractéristiques avec les étoiles appartenant toujours à des groupes de galaxies », a déclaré le Dr Martínez-Lombilla.

    « Nous avons constaté que la lumière intra-groupe est plus jeune et moins riche en métaux que les galaxies environnantes. »

    Reconstruire l’histoire de la lumière intra-groupe

    Non seulement les étoiles orphelines dans la lumière intra-groupe étaient « anachroniques », mais elles semblaient avoir une origine différente de leurs voisines les plus proches. Les chercheurs ont découvert que le caractère des étoiles intra-groupe ressemblait à la « queue » nébuleuse d’une galaxie plus éloignée.

    La combinaison de ces indices a permis aux chercheurs de reconstruire l’histoire – l’histoire – de la lumière intra-groupe et comment ses étoiles se sont rassemblées dans leur propre orphelinat stellaire.

    « Nous pensons que ces étoiles individuelles ont été à certains endroits dépouillées de leurs galaxies d’origine et maintenant elles flottent librement, suivant la gravité du groupe », a déclaré le Dr Martínez-Lombilla. « Le décapage, appelé décapage de marée, est causé par le passage de galaxies satellites massives – similaires à la Voie lactée – qui entraînent les étoiles dans leur sillage. »

    C’est la première fois que la lumière intra-groupe de ces galaxies est observée.

    « Le dévoilement de la quantité et de l’origine de la lumière intra-groupe fournit un enregistrement fossile de toutes les interactions qu’un groupe de galaxies a subies et fournit une vue holistique de l’histoire des interactions du système », a déclaré le Dr Martínez-Lombilla.

    « De plus, ces événements se sont produits il y a longtemps. Les galaxies [we’re looking at] sont si loin, que nous les observons tels qu’ils étaient il y a 2,5 milliards d’années. C’est le temps qu’il faut pour que leur lumière nous parvienne. »

    En observant des événements d’il y a longtemps, dans des galaxies si lointaines, les chercheurs apportent des points de données vitaux à l’évolution lente des événements cosmiques.

    Procédure de traitement d’image sur mesure

    Les chercheurs ont mis au point une technique unique pour obtenir cette vue pénétrante.

    « Nous avons développé une procédure de traitement d’image sur mesure qui nous permet d’analyser les structures les plus faibles de l’Univers », a déclaré le Dr Martínez-Lombilla.

    « Il suit les étapes standard pour l’étude des structures faibles dans les images astronomiques – ce qui implique une modélisation 2D et la suppression de toute lumière sauf celle provenant de la lumière intra-groupe. Cela inclut toutes les étoiles brillantes dans les images, les galaxies obscurcissant la lumière intra-groupe et une soustraction de l’émission continue du ciel.

    « Ce qui rend notre technique différente, c’est qu’elle est entièrement basée sur Python, elle est donc très modulaire et facilement applicable à différents ensembles de données provenant de différents télescopes plutôt que d’être simplement utile pour ces images.

    « Le résultat le plus important est que lors de l’étude de structures très faibles autour des galaxies, chaque étape du processus compte et chaque lumière indésirable doit être prise en compte et supprimée. Sinon, vos mesures seront erronées.

    Les techniques présentées dans cette étude sont un pilote, encourageant les futures analyses de la lumière intra-groupe, a déclaré le Dr Martínez-Lombilla.

    « Notre principal objectif à long terme est d’étendre ces résultats à un large échantillon de groupe de galaxies. Ensuite, nous pouvons examiner les statistiques et découvrir les propriétés typiques concernant la formation et l’évolution de la lumière intra-groupe et ces systèmes extrêmement communs de groupes de galaxies.

    « Il s’agit d’un travail clé pour préparer la prochaine génération de relevés profonds de tout le ciel tels que ceux qui seront effectués avec le télescope spatial Euclid et le LSST avec l’observatoire Vera C. Rubin. »

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