Cette image profonde du télescope spatial Hubble révèle la galaxie naine diffuse NGC2052-DF2, une galaxie « transparente » inhabituelle. La boule de coton cosmique géante est si diffuse et ses étoiles anciennes si étalées que les galaxies lointaines en arrière-plan peuvent être vues à travers elle. Les astronomes ont mesuré les luminosités d’étoiles faibles à l’extrémité de la branche géante rouge de cette galaxie pour améliorer la précision de sa distance et conclure que, en accord avec des études antérieures, elle semble être très déficiente en matière noire. Crédit : Science : NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS) Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)
La galaxie NGC 1052-DF2 réside dans un champ de galaxies à environ soixante-cinq millions d’années-lumière. Sa faible masse, seulement environ deux cents millions de masses solaires, en fait une « naine » et sa taille, environ quinze mille années-lumière de diamètre, la place dans le régime des galaxies ultra-diffuses. Il se distingue également par l’hébergement d’une importante population d’amas globulaires lumineux.
Il y a deux ans, une seconde galaxie naine similaire a été trouvée à proximité, et les mouvements relatifs de ces deux galaxies suggèrent fortement qu’elles ont très peu ou pas de matière noire ; à titre de comparaison, dans le voie Lactée (une galaxie normale) la matière noire contient près de dix fois plus de masse que la matière stellaire.
Les astronomes ont également noté que, si ces mesures de masse et de mouvement sont précises, elles pourraient être utilisées pour tester et rejeter (ou confirmer) une théorie alternative de longue date de la gravité à celle d’Einstein. Mais d’abord, la distance à la galaxie doit être connue avec plus de précision et de précision, car les valeurs de nombreuses propriétés de la galaxie comme le mouvement, la luminosité et la masse inférée reposent sur la distance supposée.
CfA L’astronome Charlie Conroy était membre d’une équipe d’astronomes qui a déterminé une nouvelle distance pour la galaxie. Plutôt que de se fier à sa vitesse/décalage vers le rouge pour obtenir la distance, une valeur qui pourrait être confondue par son mouvement local au sein du groupe de galaxies, ils ont dérivé la distance en utilisant la luminosité des étoiles géantes rouges faibles à l’extrémité de la branche géante rouge, une méthode standard et bien établie lorsque les étoiles sont suffisamment brillantes pour être étudiées avec précision.
Lorsqu’une étoile de faible masse brûle la quasi-totalité de son hydrogène et commence à fusionner de l’hélium dans son noyau, la transition s’accompagne d’une diminution de la taille, d’une augmentation rapide de la température centrale, d’un changement vers une couleur plus bleue et d’une brusque diminution de la luminosité. Ce changement rapide de luminosité est facilement apparent dans les longueurs d’onde optiques et dans le proche infrarouge ; les luminosités absolues de ces étoiles peuvent alors être déterminées et, à partir de leurs luminosités apparentes, leur distance calculée.
Les astronomes ont utilisé quarante orbites de la Le télescope spatial Hubble pour mesurer la luminosité des étoiles géantes rouges dans NGC 1052-DF2 et à partir de ces données pour déterminer leur distance : 72,7 millions d’années-lumière plus ou moins 5%.
Cette nouvelle distance confirme les caractéristiques inhabituelles de la galaxie, notamment son manque déconcertant de matière noire et le fait que ses amas globulaires sont exceptionnellement lumineux (en fait, la nouvelle distance les rend encore plus lumineux). Le résultat signifie également que les données ne conviendront pas aux tests de la théorie alternative de la gravité proposée.
Pour en savoir plus sur cette découverte :
Référence: “A Tip of the Red Giant Branch Distance of 22,1 ± 1,2 Mpc to the Dark Matter Deficient Galaxy NGC 1052-DF2 from 40 Orbits of Hubble Space Telescope Imaging” par Zili Shen, Shany Danieli, Pieter van Dokkum, Roberto Abraham, Jean P. Brodie, Charlie Conroy, Andrew E. Dolphin, Aaron J. Romanowsky, JM Diederik Kruijssen et Dhruba Dutta Chowdhury, 9 juin 2021, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/ac0335
