Rouge contre bleu : les astronomes découvrent les origines de rares galaxies naines solitaires

Blue Ultra Diffuse Galaxy
Galaxie Ultra Diffuse Bleue

Dans cette image particulière, la chute de l’univers ultra-diffus bleu dans un programme galactique et sa disposition ultérieure en tant que galaxie ultra-diffuse rouge, est représentée. Crédit : MIT

Les résultats fournissent un modèle pour localiser de tels systèmes dans les régions les plus calmes et les plus vides de l’univers.

Par définition, les petites galaxies sont petites et sombres, de même qu’une fraction des célébrités trouvées dans le Méthode lactée ainsi que d’autres galaxies. Il existe pourtant des géantes parmi les naines : les galaxies ultra-diffuses, voire les UDG, sont de petits systèmes qui contiennent assez peu d’étoiles et pourtant sont plus dispersées que de vastes régions. Comme ils sont si diffus, ces types de systèmes sont difficiles à détecter, bien que beaucoup aient été trouvés cachés dans des amas associés à des galaxies plus grandes et plus brillantes.

Maintenant, les astronomes de AVEC , l’Université de Cat Riverside et ailleurs ont utilisé des simulations complètes pour identifier les UDG « éteints » – un type rare de petite galaxie qui a fini de générer des étoiles. Ces personnes ont identifié plusieurs de ce type de systèmes dans leurs simulations et ont découvert que les galaxies particulières n’étaient pas dans des amas, mais plutôt exilées dans des vides – des régions calmes et presque nues du monde.

Cette solitude va à l’encontre des prédictions des astronomes sur la façon dont les UDG trempés devraient taper. Ainsi, le groupe a utilisé les mêmes simulations pour revenir en arrière sur l’avancement des systèmes nains particuliers et voir exactement comment ils deviendront.

Les chercheurs ont découvert que les UDG éteints se sont probablement fusionnés dans des halos de problème sombre avec un moment angulaire inhabituellement plus élevé. Tout comme un appareil à barbe à papa, cette atmosphère extrême a peut-être filé des galaxies naines qui étaient anormalement étirées.

Ces UDG ont ensuite évolué au sein d’amas d’univers, comme la plupart des UDG. Mais les interactions à l’intérieur de l’amas ont probablement jeté les nains dans le vide, leur donnant de larges trajectoires de type boomerang appelées orbites de « backsplash ». En cours de route, le carburant des galaxies a été mis de côté, laissant les galaxies « éteintes » et incapables de produire de nouvelles superstars.

Les simulations ont montré que ce type d’UDG devrait être plus répandu que ce qui continue d’être observé. Les scientifiques disent que leurs résultats, publiés aujourd’hui dans Astronomie des personnages , donnez un plan aux astronomes pour partir à la recherche de ces géants nains dans les vides de l’univers.

“Nous nous efforçons toujours d’obtenir un consensus complet des galaxies que nous avons dans l’univers”, déclare Mark Vogelsberger, professeur de physique au MIT. « Cette étude ajoute une toute nouvelle population de galaxies que la simulation prédit en fait. Et nous devrons les chercher dans l’univers réel. ”

Vogelsberger a co-dirigé l’étude avec Laura Sales de UC Riverside et José A. Benavides de l’Institut d’astronomie théorique et expérimentale en Argentine.

De couleur rouge vs. bleu

La recherche de l’équipe pour les UDG trempés a commencé par une étude simple pour les satellites UDG – des techniques ultra-diffuses qui résident à l’extérieur des amas de galaxies. Les astronomes prédisent que les UDG au sein des amas doivent être éteints, car ils seront entourés d’autres galaxies qui effaceraient essentiellement l’essence déjà diffuse de l’UDG et arrêteraient la production de célébrités. Les UDG trempés dans les amas doivent alors être généralement constitués d’anciennes superstars et apparaître en rouge dans la couleur.

Dans le cas où des UDG existent à l’extérieur des amas, dans l’espace, ils devraient continuer à produire des superstars, car il n’y aurait tout simplement pas de gaz concurrent de toutes les autres galaxies pour les éliminer. Les UDG dans le vide sont donc généralement censés être riches avec de nouvelles célébrités et apparaître d’un bleu éclatant.

Lorsque le groupe a examiné les détections précédentes de satellites UDG, en dehors des grappes, ils ont découvert que la plupart étaient bleus comme prévu, mais quelques-uns étaient rouges.

« C’est ce qui a attiré l’attention », déclare les ventes de produits. « Et nous avons tous pensé : « Que pouvaient-ils faire là-bas ? Comment ont-ils tapé ? ‘ Il n’y avait pas de bonne explication. ”

Cube galactique

Pour en trouver un, les chercheurs se sont tournés vers TNG50, une simulation cosmologique détaillée de la formation de l’univers développée par Vogelsberger et d’autres à DURCH et ailleurs. La simulation particulière fonctionne sur certains des superordinateurs les plus puissants au monde et est conçue pour faire évoluer une grande partie de l’univers, dans des conditions ressemblant à celles-ci peu de temps après la Gros marteau au jour actuel.

La simulation particulière est basée sur les principes de base de la physique et les connexions complexes entre la matière et le gaz, et ses résultats ont été montrés dans plusieurs scénarios pour prendre en compte ce que les astronomes ont observé dans la galaxie réelle. TNG50 a pour cette raison été utilisé comme modèle précis pour savoir exactement comment et où de nombreux types de galaxies se développent au fil du temps.

Dans leur nouvelle recherche, Vogelsberger, Sales et Benavides ont utilisé le TNG50 pour découvrir d’abord s’ils pouvaient repérer les UDG éteints en dehors des amas universels. Ils ont commencé avec un cube de l’univers primitif calculant environ 150 millions d’années-lumière de large, et ont fait avancer la simulation particulière, vers le haut jusqu’à nos jours. Ils ont recherché dans la simulation spécifiquement les UDG dans les vides, et ont découvert que la plupart de ceux que ces personnes ont détectés brillaient en bleu, comme prévu. Mais un nombre incroyable – environ 25 pour cent – avait été rouge ou éteint.

Ils se sont concentrés sur ces types de naines satellites rouges et ont utilisé exactement la même simulation, cette fois comme étant une sorte de dispositif temporel pour voir comment, quand et où ces types de galaxies sont originaires. Ils découvriront que les techniques faisaient initialement partie de clusters mais avaient été en quelque sorte jetées dans le vide, sur un umlaufbahn beaucoup plus elliptique et « dosseret ».

“Ces orbites ressemblent presque à celles des comètes de notre système photovoltaïque”, déclare les ventes de produits. «Certains s’aventurent et repartent en orbite, et d’autres peuvent entrer une fois et plus jamais. Destiné aux UDG trempés, puisque leurs orbites sont incroyablement elliptiques, ils n’ont pas eu le temps de revenir, même à travers l’âge du monde. Ils sont toujours sur le marché dans le domaine. ”

Les simulations ont en outre montré que la couleur rouge des UDG trempés provenait de leur éjection – une procédure violente qui a éliminé le gaz de formation d’étoiles des galaxies, laissant cette couleur trempée et rougeâtre. En remontant les simulations plus loin dans le temps, l’équipe a observé que ces minuscules systèmes, comme toutes les galaxies, provenaient de halos de matière sombre, où l’essence fusionne en disques galactiques. Mais pour les UDG éteints, les halos semblaient tourner plus vite que la normale, produisant des galaxies étirées et ultra-diffuses.

Maintenant que les chercheurs en particulier ont une bien meilleure compréhension de l’endroit et de la manière exacte dont les UDG éteints sont apparus, ils espèrent que les astronomes pourront utiliser leurs pistes pour régler les télescopes, pour reconnaître davantage de naines rouges éloignées – ce que les simulations recommandent doivent se cacher dans un plus grand nombre par rapport à ce que les astronomes ont détecté jusqu’à présent.

« Il est assez inattendu que les simulations puissent vraiment produire tous ces très petits objets », déclare Vogelsberger. “Nous prévoyons qu’il devrait y avoir plus de ce type de galaxie là-bas. Ce particulier rend notre fonction très excitante. ”

Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Les astronomes découvrent l’origine associée aux galaxies ultradiffuses insaisissables.

Référence : « Galaxies ultra-diffuses au repos lors d’un appel provenant d’orbites de backsplash » par José The. Benavides, Laura Sixth est v. Sales, Mario. Gary le gars du gadget. Abadi, Annalisa Pillepich, Dylan Nelson, Federico Marinacci, Michael Cooper, Ruediger Pakmor, John Torrey, Mark Vogelsberger et Lars Hernquist, 6 septembre 2021, Astronomie des personnages .
DOI : dix. 1038/s41550-021-01458-1

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