Une équipe d’astronomes mari et femme de l’Université de Tolède a établi l’histoire de la formation d’étoiles d’une galaxie post-starburst en utilisant sa population d’amas.
Une équipe d’astronomes mari et femme de l’Université de Tolède a uni ses forces pour la première fois de sa carrière scientifique pendant la pandémie pour développer une nouvelle méthode pour remonter le temps et changer notre façon de comprendre l’histoire des galaxies.
Jusqu’à présent, forgeant des carrières parallèles mais séparées tout en jonglant avec la vie familiale et le covoiturage pour traverser le pays, le Dr Rupali Chandar, professeur d’astronomie, et le Dr JD Smith, directeur du Centre de recherche astrophysique UToledo Ritter et professeur d’astronomie, ont fusionné leurs domaines de compétence.
En collaboration avec l’ancien élève d’UToledo, le Dr Adam Smercina, qui a obtenu un baccalauréat en physique en 2015 et qui est actuellement chercheur postdoctoral à l’Université Université de Washington, Ils ont utilisé Nasa‘s Le télescope spatial Hubble se concentrer sur une galaxie post-étoile à près de 500 millions d’années-lumière appelée S12 qui ressemble à une méduse avec une multitude d’étoiles sortant de la galaxie d’un côté.
S12, une galaxie post-starburst située à près de 500 millions d’années-lumière, est sur la droite. Cela ressemble à une méduse avec une multitude d’étoiles sortant de la galaxie d’un côté. Crédit : Dr Rupali Chandar, professeur d’astronomie à l’Université de Tolède
Smercina, la «colle» qui a réuni Smith et Chandar dans cette recherche, a travaillé avec Smith en tant qu’étudiant de premier cycle à partir de 2012 sur la poussière et le gaz dans les galaxies post-étoiles.
Alors que les galaxies spirales comme notre voie Lactée ont continué à former des étoiles à un rythme assez constant, les galaxies post-starburst ont connu une intense formation d’étoiles au cours du dernier demi-milliard d’années, arrêtant leur formation d’étoiles.
La recherche révolutionnaire qui en a résulté publiée dans le Journal d’Astrophysique décrit leur nouvelle méthode pour établir l’histoire de la formation d’étoiles d’une galaxie post-starburst en utilisant sa population d’amas. L’approche utilise les estimations de l’âge et de la masse des amas stellaires pour déterminer la force et la vitesse de l’éclatement d’étoiles qui a empêché la formation de plus d’étoiles dans la galaxie.
En utilisant cette méthode, les astronomes ont découvert que S12 avait connu deux périodes d’éclatement d’étoiles avant de cesser de former des étoiles, pas une.
Dr JD Smith, directeur du Centre de recherche astrophysique UToledo Ritter et professeur d’astronomie à l’Université de Tolède. Crédit : Daniel Miller, Université de Tolède
“Les post-étoiles représentent une phase d’évolution des galaxies qui est assez rare aujourd’hui”, a déclaré Smith. « Nous pensons que près de la moitié de toutes les galaxies sont passées par cette phase à un moment de leur vie. Jusqu’à présent, leurs histoires de formation d’étoiles ont été déterminées presque exclusivement à partir d’une modélisation détaillée de leur lumière stellaire composite.
Smith a étudié les galaxies post-starburst pendant plus d’une décennie, et Chandar travaille sur les amas stellaires dans des galaxies qui sont généralement environ trois ou quatre fois plus proches que celles des données de Smith.
“Les amas sont comme des fossiles – ils peuvent être datés par l’âge et nous donner des indices sur l’histoire passée des galaxies”, a déclaré Chandar. « Les amas ne peuvent être détectés dans ces galaxies qu’avec la vue dégagée du télescope spatial Hubble. Aucun amas ne peut être détecté, même dans les images de la plus haute qualité prises avec des télescopes au sol. »
Smith a dirigé plusieurs grands projets multi-longueurs d’onde pour mieux comprendre l’histoire évolutive des galaxies post-étoiles. Il a découvert, par exemple, que le combustible brut pour la formation des étoiles – le gaz et la poussière – est toujours présent en quantités surprenantes dans certains de ces systèmes, y compris S12, même si aucune étoile ne se forme actuellement.
Dr Rupali Chandar, professeur d’astronomie à l’Université de Tolède. Crédit : Daniel Miller, Université de Tolède
“Bien que l’étude de la lumière de ces galaxies à plusieurs longueurs d’onde ait permis d’établir l’heure à laquelle l’éclatement s’est produit, nous n’avions pas été en mesure de déterminer la force et la durée de l’éclatement de la formation d’étoiles”, a déclaré Smith. “Et c’est important à savoir pour mieux comprendre comment ces galaxies évoluent.”
Les astronomes ont utilisé des masses d’amas et des taux de formation d’étoiles bien étudiés dans huit galaxies voisines pour développer la nouvelle méthode, qui pourrait être appliquée pour déterminer les histoires récentes de formation d’étoiles pour un certain nombre de systèmes post-étoiles.
Les chercheurs ont appliqué leur approche différente au S-12, qui est l’abréviation de SDSS 623-52051-207, puisqu’il a été découvert et catalogué dans le Sloan Digitized Sky Survey (SDSS).
“Il doit avoir eu l’un des taux de formation d’étoiles les plus élevés de toutes les galaxies que nous ayons jamais étudiées”, a déclaré Chandar. “S12 est la galaxie la plus lointaine sur laquelle j’ai jamais travaillé.”
L’étude indique que la formation d’étoiles dans S12 s’est arrêtée il y a 70 millions d’années après qu’un sursaut court mais intense a formé certains des amas les plus massifs connus, avec des masses plusieurs fois supérieures à celles de leurs homologues d’âge similaire se formant dans des galaxies en fusion active. La méthode a également révélé un sursaut antérieur de formation d’étoiles que la méthode précédente de modélisation de la lumière des étoiles composite ne pouvait pas détecter.
“Ces résultats suggèrent que l’histoire inhabituelle de S12 peut être encore plus compliquée que prévu, avec de multiples événements majeurs s’aggravant pour arrêter complètement la formation d’étoiles”, a déclaré Smith.
Référence : « L’histoire de la formation d’étoiles d’une galaxie post-étoile déterminée à partir de sa population de grappes » par Rupali Chandar, Angus Mok, K. Decker French, Adam Smercina et John-David T. Smith, 20 octobre 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac0c19
La recherche a été financée par la National Science Foundation et la NASA.
Chandar et Smith sont deux des quatre astronomes d’UToledo qui dirigent certains des premiers projets de recherche sur le nouveau Télescope spatial James Webb lancement prévu en décembre.
