Hubble découvre une galaxie fossile près de chez nous

Portrait de la galaxie compacte et massive NGC 1277 par Hubble — Crédit : ESA, M. Beasley (Instituto de Astrofísica de Canarias), P. Kehusmaa
C’est la première fois que des astronomes découvrent une « galaxie fossile » aussi près de nous, à seulement à 240 millions d’années-lumière de la Voie lactée. NGC 1277 — c’est son nom — n’a pas produit d’étoiles depuis 10 milliards d’années et elle est train de mourrir à petits feux. Comment les chercheurs ont-ils découvert sa véritable identité et qu’a-t-elle à nous dire ?

Il n’y a quasiment plus de nouvelles étoiles qui ont été créées au sein de NGC 1277 depuis environ 10 milliards d’années ! La galaxie semble avoir cessé toute activité. « Arrested Development » disent à son sujet les astronomes américains qui l’ont épinglé au cours de recherches menées avec le télescope spatial Hubble. Ce qui distingue NGC 1277 des autres « galaxies reliques » connues et identifiées jusqu’à présent, c’est qu’elle n’est pas aux confins de l’univers mais toute proche (relativement, bien sûr), dans l’univers local, à seulement à 240 millions d’années-lumière de la Voie lactée. Pour les chercheurs, cette proximité est bien sûr une magnifique opportunité de regarder à l’intérieur d’une galaxie qui a conservé un peu du « parfum » de l’univers primitif : « nous pouvons explorer ces galaxies originales en détail et sonder ainsi les conditions de l’univers primitif », explique Ignacio Trujillo, de l’Instituto de Astrofisica de Canarias coauteur de l’étude qui vient de paraître dans Nature.

NGC 1277 est aussi ce que les chercheurs surnomment une « galaxie rouge et morte ». Tout indique qu’elle est en train de s’éteindre à petit feu, ses nombreuses étoiles — la galaxie est deux fois plus peuplée d’étoiles que la Voie lactée mais est quatre fois plus petite qu’elle — vieillissent et rougissent. Pourtant, tout avait commencé bien pour elle. Et même très fort. Au tout début de son histoire, en effet, des centaines d’étoiles flambant neuves sortaient chaque année de ses forges, affichant alors un taux de production impressionnant 1.000 fois supérieur à celui de la Voie lactée aujourd’hui. Mais alors, pourquoi tout s’est arrêté brutalement ? Pour les astronomes qu’il ‘étudient, il est possible que cette galaxie massive et compacte soit soudainement tombée en panne sèche de gaz il y a 10 milliards d’années…

Il y a plus d’amas globulaires rouges autour de NGC 1277 que de bleus. Autour de sa voisine NGC 1278, il y a autant d’amas bleus, plus récents, que de rouges — Crédit : NASA, ESA, Z. Levay (STScI)

La véritable identité de cette galaxie trahie par ses amas globulaires

NGC 1277 n’est pas une parfaite inconnue des astrophysiciens. Figurant dans la grande mêlée de l’amas de Persée (plus de 1.000 galaxies !), nous en parlions en 2012 au sujet du trou noir supermassif, pour ne pas dire hypermassif, de quelque 17 milliards de masses solaires qu’elle abrite en son centre. Un trou noir démesuré relativement aux dimensions de la galaxie et qui n’est donc pas sans poser questions aux chercheurs.

Mais à ce moment-là, on ne parlait pas encore de « galaxie relique ». Ce sont en fait les amas globulaires gravitant autour d’elle qui l’ont trahie. Car, parmi les nombreuses concentrations d’étoiles âgées amassées autour de la galaxie que l’équipe a « interrogées », deux populations peuvent être distinguées : les amas pauvres en métaux (« spectralement » bleu) et ceux qui en sont plus riches (« spectralement » rouge). Les chercheurs pensent que ces derniers, en rouge sur le gif animé ci-dessus, se développent en même temps que les galaxies où ils sont nés, tandis que les autres, en bleu, arrivent plutôt sur le tard, volés à des galaxies satellites qui ont été absorbées.

Dans le cas de NGC 1277, il y en a plus de rouges que de bleus et pour les astronomes, c’est là un indice fort que la galaxie-hôte n’a plus donné naissance à de nouvelles générations d’étoiles depuis longtemps. En outre, la rareté d’amas en bleu autour de la NGC 1277 suggère qu’elle ne s’est pas développée en assimilant des galaxies qui était autour d’elle, à la différence par exemple de notre Voie lactée qui possède dans sa banlieue, des amas globulaires des deux familles (180 environ), signe que les rencontres ont été multiples… D’ailleurs, il n’est qu’à voir les galaxies naines qui l’entourent actuellement ou s’en approche.

NGC 1277 fonce à travers l’amas de galaxies de Persée

Toutefois, on remarquera que NGC 1277 est dans une cour bondée de galaxies de toutes tailles, les opportunités de se frotter à ses congénères ne manquent donc pas. Alors, que lui arrive-t-il ? Pourquoi n’arrive-t-elle pas à créer de liens avec son entourage ? C’est parce qu’elle fonce, répondent les astronomes : elle parcourt plus de 3 millions de kilomètres par heure, et ne lui laisse donc pas de temps de s’emparer d’autres galaxies et de leur gaz…

La prochaine étape pour l’équipe sera d’étudier les mouvements des amas globulaires avec le télescope spatial James Webb (lancement reporté à 2019) et ainsi de tenter d’inférer la quantité de matière noire dans une galaxie aussi ancienne.

Les galaxies reliques comme NGC 1277 ne sont pas si rares au sein de l’univers récent, cela concernerait en moyenne une galaxie sur mille. L’équipe s’intéresse également à 10 autres galaxies compactes et massives candidates, soupçonnées d’avoir arrêté leur développement quand l’univers était encore jeune.

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