Si cette galaxie est typique, alors la étudepublié aujourd’hui dans Astronomie de la natureindique que notre galaxie interagit déjà avec sa voisine la plus proche, Andromède.
Où se termine une galaxie et où commence l’espace lointain ? La question semble simple jusqu’à ce que l’on examine de plus près le gaz qui entoure les galaxies, connu sous le nom de milieu circumgalactique.
Le halo de gaz qui entoure le disque stellaire représente environ 70 % de la masse de la galaxie, sans compter la matière noire, mais il est resté jusqu’à présent un mystère. Par le passé, nous ne pouvions observer le gaz qu’en mesurant la lumière provenant d’un objet en arrière-plan, comme un quasar, qui était absorbée par le gaz.
Cela limite l’image du nuage à un faisceau en forme de crayon.
Une nouvelle étude a cependant observé le milieu circumgalactique d’une galaxie en explosion d’étoiles à 270 millions d’années-lumière, en utilisant de nouvelles techniques d’imagerie profonde qui ont pu détecter le nuage de gaz brillant à l’extérieur de la galaxie à 100 000 années-lumière dans l’espace, aussi loin qu’ils pouvaient regarder.
Pour imaginer l’immensité de ce nuage de gaz, il suffit de considérer que la lumière des étoiles de la galaxie – ce que nous considérons généralement comme le disque – s’étend à seulement 7 800 années-lumière de son centre.
L’étude actuelle a observé la connexion physique de l’hydrogène et de l’oxygène depuis le centre de la galaxie jusque loin dans l’espace et a montré que les conditions physiques du gaz ont changé.
« Nous l’avons trouvé partout où nous avons regardé, ce qui était vraiment excitant et assez surprenant », explique le professeur associé Nikole M. Nielsen, auteur principal de l’étude, chercheur à l’Université Swinburne et à ASTRO 3D et professeur adjoint à l’Université d’Oklahoma.
D’autres auteurs de l’étude venaient de Swinburne, de l’Université du Texas à Austin, du California Institute of Technology à Pasadena, de l’Université de Californie à San Diego et de l’Université de Durham.
« Nous voyons maintenant où s’arrête l’influence de la galaxie, la transition où elle devient partie intégrante de ce qui l’entoure et, finalement, où elle rejoint le réseau cosmique plus vaste et d’autres galaxies. Ce sont toutes des limites généralement floues », explique le Dr Nielsen.
« Mais dans ce cas, nous semblons avoir trouvé une frontière assez claire dans cette galaxie entre son milieu interstellaire et son milieu circumgalactique. »
L’étude a observé des étoiles ionisant du gaz avec leurs photons au sein de la galaxie.
« Dans le CGM, le gaz est chauffé par quelque chose d’autre que les conditions typiques à l’intérieur des galaxies. Cela inclut probablement le chauffage provenant des émissions diffuses des galaxies collectives de l’univers et peut-être une partie de la contribution est due aux chocs », explique le Dr Nielsen.
« C’est ce changement intéressant qui est important et qui apporte des réponses à la question de savoir où se termine une galaxie », dit-elle.
La découverte a été rendue possible grâce au Keck Cosmic Web Imager (KCWI) du télescope Keck de 10 mètres à Hawaï, qui contient un spectrographe de champ intégral et est l’un des instruments les plus sensibles de son genre en fonctionnement.
« Ces observations uniques nécessitent un ciel très sombre qui n’est disponible qu’à l’observatoire Keck sur le Mauna Kea », a déclaré l’un des auteurs de l’étude, Deanne Fisher, professeur associé à Swinburne.
Les scientifiques d’ASTRO 3D ont eu accès au KCWI via l’Université Swinburne.
« Le partenariat de Swinburne avec l’observatoire WM Keck a permis à notre équipe de repousser réellement les limites du possible », déclare un autre auteur, le professeur associé Glenn Kacprzak. « Le KCWI a vraiment changé la donne en ce qui concerne la façon dont nous pouvons désormais mesurer et quantifier le gaz diffus autour des galaxies. »
Grâce à cet instrument, plutôt que de réaliser une seule observation fournissant un seul spectre du gaz de la galaxie, les scientifiques peuvent désormais obtenir des milliers de spectres simultanément avec une seule image de KCWI.
« C’est la toute première fois que nous parvenons à prendre une photographie de ce halo de matière autour d’une galaxie », explique la professeure Emma Ryan-Weber, directrice d’ASTRO 3D.
Cette étude ajoute une nouvelle pièce au puzzle qui constitue l’une des grandes questions de l’astronomie et de l’évolution des galaxies : comment les galaxies évoluent-elles ? Comment obtiennent-elles leur gaz ? Comment traitent-elles ce gaz ? Où va ce gaz.
« Le milieu circumgalactique joue un rôle essentiel dans le cycle de ce gaz », explique le Dr Nielsen. « Ainsi, en étant capable de comprendre à quoi ressemble le CGM autour de galaxies de différents types – celles qui forment des étoiles, celles qui ne le font plus et celles qui sont en transition entre les deux – nous pouvons observer des différences dans ce gaz, qui pourraient être à l’origine des différences au sein des galaxies elles-mêmes, et les changements dans ce réservoir pourraient en fait être à l’origine des changements dans la galaxie elle-même. »
L’étude s’inscrit directement dans le cadre de la mission ASTRO 3D. « Elle nous aide à comprendre comment les galaxies construisent leur masse au fil du temps », explique le professeur Ryan-Weber.
Ces résultats pourraient également avoir des implications sur la manière dont les différentes galaxies interagissent et sur la manière dont elles peuvent s’influencer mutuellement.
« Il est très probable que les CGM de notre Voie Lactée et d’Andromède se chevauchent et interagissent déjà », explique le Dr Nielsen.
Plus d’informations :
Une carte d’émission de la transition disque-milieu circumgalactique dans la constellation IRAS 08339+6517, Astronomie de la nature (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02365-x
Fourni par le Centre d’excellence ARC pour l’astrophysique du ciel en 3D (ASTRO 3D)