Une galaxie fossile inhabituelle découverte aux abords d’Andromède – pourrait révéler l’histoire de l’Univers

Le télescope Gemini Nord révèle une relique des premières galaxies.

Une galaxie naine unique et très faible a été découverte aux confins de la galaxie d’Andromède grâce à l’œil avisé d’un astronome amateur examinant des données d’archives traitées par le centre communautaire de science et de données du NOIRLab de la NSF. La galaxie naine – Pegasus V – s’est révélée contenir très peu d’éléments plus lourds et est probablement un fossile des premières galaxies de l’univers.ollow-up observations par des astronomes professionnels utilisant l’Observatoire international Gemini, un programme de la NSF NOIRLab.

Une galaxie naine inhabituelle et très faible a été découverte au bord de la galaxie d’Andromède avec l’aide de plusieurs installations du NOIRLab de la NSF. Appelée Pegasus V, la galaxie a été détectée pour la première fois dans le cadre d’une recherche systématique des naines d’Andromède coordonnée par David Martinez-Delgado de l’Instituto de Astrofísica de Andalucía, en Espagne, lorsque l’astronome amateur Giuseppe Donatiello a découvert une curieuse ” tache ” dans les données d’une DESI Image Legacy Imaging Surveys.^{” width=”777″ height=”396″ ezimgfmt=”rs rscb1 src ng ngcb1 srcset” loading=”eager” importance=”high”/>}

L’image a été prise avec la Dark Energy Camera, fabriquée par le ministère américain de l’énergie, sur le télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco de l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO). Les données ont été traitées par le Community Pipeline, exploité par le Community Science and Data Center (CSDC) de NOIRLab.

Des étoiles faibles dans Pegasus V ont été révélées lors d’observations plus approfondies par des astronomes utilisant le télescope Gemini Nord de 8,1 mètres avec l’instrument GMOS, confirmant qu’il s’agit d’une galaxie naine très faible à la périphérie de la galaxie d’Andromède. Gemini Nord, à Hawaï, est la moitié de l’Observatoire international Gemini.

Les observations avec Gemini ont montré que la galaxie semble être extrêmement déficiente en éléments plus lourds par rapport aux galaxies naines similaires, ce qui signifie qu’elle est très ancienne et qu’elle est probablement un fossile des premières galaxies de l’Univers.

“Nous avons trouvé une galaxie extrêmement ténue dont les étoiles se sont formées très tôt dans l’histoire de l’Univers”, a commenté Michelle Collins, astronome à l’Université du Surrey, au Royaume-Uni, et auteur principal de l’article annonçant cette découverte. “Cette découverte marque la première fois qu’une galaxie aussi peu lumineuse a été trouvée autour de la galaxie d’Andromède en utilisant un relevé astronomique qui n’était pas spécifiquement conçu pour cette tâche.”

Une galaxie naine ultra-faible unique a été découverte dans les franges extérieures de la galaxie d’Andromède grâce aux yeux aiguisés d’un astronome amateur examinant les données d’archives de la Dark Energy Camera fabriquée par le Département de l’énergie américain sur le télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO) et traitées par le Community Science and Data Center (CSDC). Le suivi par des astronomes professionnels utilisant l’Observatoire international Gemini a révélé que la galaxie naine – Pegasus V – contient très peu d’éléments plus lourds et est probablement un fossile des premières galaxies. Les trois installations concernées sont des programmes du NOIRLab de la NSF. Crédit : Observatoire international Gemini/NOIRLab/NSF/AURA, Remerciements : Traitement des images : T.A. Rector (Université d’Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), M. Zamani (NSF’s NOIRLab) & ; D. de Martin (NSF’s NOIRLab)

Les galaxies les plus ténues sont considérées comme des fossiles des toutes premières galaxies qui se sont formées, et ces reliques galactiques contiennent des indices sur la formation des premières étoiles. Alors que les astronomes s’attendent à ce que l’Univers regorge de galaxies peu lumineuses comme Pegasus V,^[2] ils n’en ont pas encore découvert autant que leurs théories le prédisent. S’il y a vraiment moins de galaxies faibles que prévu, cela impliquerait un sérieux problème dans la compréhension de la cosmologie et de la matière noire par les astronomes.

La découverte d’exemples de ces galaxies faibles est donc une entreprise importante, mais également difficile. Une partie du défi est que ces galaxies faibles sont extrêmement difficiles à repérer, apparaissant comme quelques étoiles éparses cachées dans de vastes images du ciel.

“Le problème avec ces galaxies extrêmement faibles, c’est qu’elles n’ont pas la possibilité d’être repérées.très peu d’étoiles brillantes que nous utilisons habituellement pour les identifier et mesurer leurs distances”, a expliqué Emily Charles, doctorante à l’Université du Surrey, qui a également participé à l’étude. “Le miroir de 8,1 mètres de Gemini nous a permis de trouver des étoiles faibles et anciennes qui nous ont permis à la fois de mesurer la distance de Pégase V et de déterminer que sa population stellaire est extrêmement ancienne.”

La forte concentration de vieilles étoiles que l’équipe a trouvée dans Pégase V suggère que l’objet est probablement un fossile des premières galaxies. Comparée aux autres galaxies de faible luminosité autour d’Andromède, Pégase V semble exceptionnellement vieille et pauvre en métaux, ce qui indique que la formation de ses étoiles a cessé très tôt.

“Nous espérons qu’une étude plus approfondie des propriétés chimiques de Pégase V fournira des indices sur les premières périodes de formation d’étoiles dans l’Univers”, a conclu M. Collins. “Cette petite galaxie fossile des débuts de l’Univers pourrait nous aider à comprendre comment les galaxies se forment, et si notre compréhension de la matière noire est correcte.”

“Le télescope Gemini Nord à accès public offre un éventail de capacités aux astronomes communautaires”, a déclaré Martin Still, responsable du programme Gemini à la National Science Foundation. “Dans ce cas, Gemini a soutenu cette équipe internationale pour confirmer la présence de la galaxie naine, l’associer physiquement à la galaxie d’Andromède, et déterminer la nature déficiente en métaux de sa population stellaire évoluée.”

Les prochaines installations astronomiques devraient permettre de mieux comprendre les galaxies faibles. Pegasus V a été témoin d’une période de l’histoire de l’Univers connue sous le nom de réionisation, et d’autres objets datant de cette époque seront bientôt observés avec le télescope spatial James Webb de la NASA. Les astronomes espèrent également découvrir d’autres galaxies aussi faibles à l’avenir grâce à l’observatoire Vera C. Rubin, un programme du NOIRLab de la NSF. L’observatoire Rubin mènera une étude sans précédent du ciel optique pendant une décennie, appelée Legacy Survey of Space and Time (LSST).

Notes

1. Les relevés d’imagerie DESI Legacy ont été réalisés afin d’identifier des cibles pour les opérations du DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Ces études comprennent un mélange unique de trois projets qui ont observé un tiers du ciel nocturne : l’étude de l’héritage de la caméra de l’énergie sombre (DECaLS), observée par la caméra de l’énergie sombre (DECam) construite par le DOE sur le télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco à l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO) au Chili ; l’étude de l’héritage de la bande z de Mayall (MzLS), par la caméra Mosaic3 sur le télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall de 4 mètres à l’Observatoire national de Kitt Peak (KPNO) ; et le Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) par la caméra 90Prime sur le télescope Bok de 2,3 mètres, qui appartient et est exploité par l’Université d’Arizona et situé au KPNO. Le CTIO et le KPNO sont des programmes du NOIRLab de la NSF.
2. Pegasus V est ainsi nommée parce qu’elle est la cinquième galaxie naine découverte dans la constellation de Pégase. La séparation visuelle entre Pégase V et la galaxie d’Andromède est d’environ 18,5 degrés.

Plus d’informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé “Pegasus V – a newly discovered ultra-faint dwarf galaxy on the outskirts of Andromeda” à paraître dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Référence : “Pegasus V – une galaxie naine ultra-faible nouvellement découverte à la périphérie d’Andromède” par Michelle L. M. Collins, Emily J. E. Charles, David Martínez-Delgado, Matteo Monelli, Noushin Karim, Giuseppe Donatiello, Erik J. Tollerud et Walter Boschin, Accepté, Notices mensuelles de la société royale d’astronomie.
arXiv:2204.09068

L’équipe est composée de Michelle L. M. Collins (Département de physique, Université du Surrey, Royaume-Uni), Emily J. E. Charles (Département de physique, Université de Surrey, Royaume-Uni), David Martínez-Delgado (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espagne), Matteo Monelli (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) et Universidad de La Laguna, Espagne), Noushin Karim (Département de physique, Université de Surrey, Royaume-Uni), Giuseppe Donatiello (UAI – Unione Astrofili Italiani, Italie), Erik J. Tollerud (Space Telescope Science Institute, USA), Walter Boschin (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Universidad de La Laguna, et Fundación G. Galilei – INAF (Telescopio Nazionale Galileo), Espagne).