Galaxie naine

NGC 1569, une galaxie naine située à une dizaine de millions d'années-lumière de la Terre.

Une galaxie naine est une petite galaxie composée de 100 millions à quelques milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 200 à 400 milliards d'étoiles estimés de la Voie lactée.

Ces galaxies gravitent souvent autour de galaxies plus importantes comme la Voie lactée, la galaxie d'Andromède ou la galaxie du Triangle.

La Voie lactée possède plus d'une trentaine de galaxies naines connues qui gravitent autour d'elle[1].

La plus grande d'entre elles est le Grand Nuage de Magellan, d'un diamètre d'environ 15000 années-lumière[2]. Les deux plus petites, la galaxie naine de la Carène et la galaxie du Lion II ont un diamètre d'environ 1600 années-lumière[3].

La galaxie d'Andromède possède aussi ses galaxies naines satellites. Ces deux grandes galaxies et leurs galaxies naines satellites forment le Groupe local.

Les galaxies naines présentent plusieurs morphologies différentes : elliptiques (dont le sous-type sphéroïdal, spirales et irrégulières.

Différents types

Galaxies naines bleues compactes

La galaxie naine bleue compacte PGC 51017 (de)[4].
Article détaillé : Galaxie naine bleue compacte.

Une galaxie naine compacte bleue (ou galaxie BCD, pour l'anglais blue compact dwarf, « naine compacte bleue ») est une petite galaxie comportant de grands amas d'étoiles jeunes, chaudes et massives. Ces étoiles, dont les plus brillantes sont bleues, font apparaître la galaxie elle-même en bleu[5]. La plupart sont irrégulières ou lenticulaires. Des exemples proches sont NGC 1705, NGC 2915, NGC 3353 et I Zw 36 (en)[6],[7],[8],[9].

Galaxies naines ultra-pâles

Article détaillé : Galaxie naine ultra-pâle.

Une galaxie naine ultra-pâle (ou galaxie UFD, pour l'anglais ultra-faint dwarf, « naine ultra-faible ») est une galaxie comportant de quelques centaines à cent mille étoiles. Ces galaxies, les moins lumineuses de l'Univers[10], ressemblent aux amas globulaires mais ont des propriétés très différentes : elles sont plus étendues et, contrairement à ces amas, elles comportent une quantité importante de matière noire. Elles ont été découvertes en 2005 par le Sloan Digital Sky Survey[11],[12].

Galaxies naines ultracompactes

Une galaxie naine ultracompacte (ou galaxie UCD, pour l'anglais ultra-compact dwarf, « naine ultra-compacte ») est une galaxie ayant une densité stellaire très élevée. Les premières galaxies de ce type ont été découvertes dans les années 2000[13],[14],[15]. On en a notamment trouvé dans les amas de la Vierge, du Fourneau, Abell 1689 et de la Chevelure de Bérénice[16]. En particulier, une centaine de galaxies UCD ont été détectées dans la région centrale de l'amas de la Vierge.

Les galaxies UCD mesurent environ 200 années-lumière et comportent une centaine de millions d'étoiles[17]. Un exemple extrême est M60-UCD1, qui renferme environ 200 millions de masses solaires dans un rayon de 160 a-l (la moitié de cette masse est concentrée dans un rayon de 80 a-l) ; sa zone centrale est 15 000 fois plus densément peuplée que la zone de la Voie lactée où se trouve le Soleil (les étoiles sont en moyenne 25 fois plus proches les unes des autres)[18],[19]. M59-UCD3 (en) est 40 % plus lumineuse que M60-UCD1 (magnitude absolue d'environ −14,6) pour une taille comparable (rayon effectif d'environ 20 pc), ce qui fait de M59-UCD3 la galaxie connue la plus dense[20]. Sur la base des vitesses orbitales stellaires, deux UCD de l'amas de la Vierge comporteraient un trou noir supermassif comptant respectivement pour 13 et 18 % de la masse de ces galaxies[21].

On pense que les galaxies UCD sont les noyaux d'anciennes galaxies elliptiques naines qui ont été dépouillées de leur gaz et des étoiles périphériques par les forces de marée, lors de la traversée d'amas galactiques[22]. Cette explication est corroborée en 2023 par la découverte, dans l'amas de la Vierge, des restes érodés de 106 galaxies naines ; ces objets représentent divers stades intermédiaires entre les galaxies naines à noyau compact et les galaxies naines ultracompactes[23],[24].

Décompte et modèles de formation

Au cours des années 1990 et 2000 on n'a détecté que dix galaxies naines à proximité de la Voie lactée, très loin des centaines prévues par les modèles de formation des galaxies[25]. En 2020 on en décomptait une soixantaine, tandis que les modèles avaient revu leurs prédictions à la baisse (environ 220)[26].

De 2017 à 2023, une étude systématique d'une petite portion du ciel par le télescope Subaru découvre cinq nouvelles galaxies naines satellites de la Voie lactée ce qui, par extrapolation à l'ensemble du ciel, en porterait le nombre à environ 500[27]. En 2024, l'observatoire Canada-France-Hawaï montre également une surabondance autour de 50 galaxies situées jusqu'à 150 millions d'années-lumière de la Terre : il a détecté une dizaine de galaxies naines satellites de chacune de ces galaxies, alors que les modèles actuels prévoient qu'avec son degré de résolution il n'aurait dû en détecter que trois, en moyenne[28]. Au lieu d'une excessive rareté, c'est donc une abondance apparemment excessive qu'une révision des modèles devra expliquer[26].

Notes et références

  1. ↑ Kathryn Johnston, « Les fossiles de la Voie lactée », Pour la Science, no 453,‎ , p. 62-69 (lire en ligne)
  2. ↑ « The Large Cloud of Magellan », sur apod.nasa.gov.
  3. ↑ (en) Steve Phillipps, « Small galaxies are growing smaller », Astronomy & Geophysics, vol. 45, no 6,‎ , p. 6.6-6.9 (DOI 10.1046/j.1468-4004.2003.45606.x)
  4. ↑ (en) « An intriguing young-looking dwarf galaxy », sur ESA/Hubble, (consulté le ).
  5. ↑ (en) « WISE Discovers Baby Galaxies in the Nearby Universe », sur WISE, (consulté le ).
  6. ↑ (en) Á. R. López-Sánchez, B. Koribalski, J. van Eymeren, C. Esteban, A. Popping et J. Hibbard, « The environment of nearby Blue Compact Dwarf Galaxies », ASP Conference Series, vol. 421,‎ , p. 65 (arXiv 0909.5500).
  7. ↑ (en) P. Papaderos, « Blue Compact Dwarf Galaxies », sur Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, .
  8. ↑ (en) K. Noeske, P. Papaderos et L. M. Cairos, « New insights to the photometric structure of Blue Compact Dwarf Galaxies from deep Near-Infrared Studies » [archive du ], sur Observatoire de Göttingen, .
  9. ↑ (en) G. R. Meurer, G. Mackie et C. Carignan, « Optical observations of NGC 2915: A nearby blue compact dwarf galaxy », The Astronomical Journal, vol. 107, no 6,‎ , p. 2021-2035 (DOI 10.1086/117013).
  10. ↑ (en) Joshua D. Simon, « The Faintest Dwarf Galaxies », Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 57, no 1,‎ , p. 375-415 (DOI 10.1146/annurev-astro-091918-104453 Accès libre).
  11. ↑ (en) Beth Willman, Julianne J. Dalcanton, David Martinez-Delgado, Andrew A. West, Michael R. Blanton et al., « A New Milky Way Dwarf Galaxy in Ursa Major », The Astrophysical Journal, vol. 626, no 2,‎ , L85-L88 (DOI 10.1086/431760 Accès libre).
  12. ↑ (en) Beth Willman, Michael R. Blanton, Andrew A. West, Julianne J. Dalcanton, David W. Hogg et al., « A New Milky Way Companion: Unusual Globular Cluster or Extreme Dwarf Satellite? », The Astronomical Journal, vol. 129, no 6,‎ , p. 2692-2700 (DOI 10.1086/430214 Accès libre).
  13. ↑ (en) M. Hilker, L. Infante, G. Vieira, M. Kissler-Patig et T. Richtler, « The central region of the Fornax cluster. II. Spectroscopy and radial velocities of member and background galaxies », Astronomy and Astrophysics Supplement, vol. 134,‎ , p. 75-86 (DOI 10.1051/aas:1999434 Accès libre).
  14. ↑ (en) M. J. Drinkwater, J. B. Jones, M. D. Gregg et S. Phillipps, « Compact Stellar Systems in the Fornax Cluster: Super-massive Star Clusters or Extremely Compact Dwarf Galaxies? », Publications of the Astronomical Society of Australia (en), vol. 17, no 3,‎ , p. 227-233 (DOI 10.1071/AS00034 Accès libre).
  15. ↑ (en) Deborah Smith, « Star search finds millions masquerading as one », The Sydney Morning Herald,‎ , p. 5.
  16. ↑ (en) S. Mieske, L. Infante, N. Benítez, D. Coe, J. P.Blakeslee et al., « Ultra Compact Dwarf galaxies in Abell 1689: a photometric study with the ACS », The Astronomical Journal, vol. 128, no 4,‎ , p. 1529-1540 (DOI 10.1086/423701 Accès libre).
  17. ↑ (en) « 0100 AEST », sur Anglo-Australian Observatory, (consulté le ).
  18. ↑ (en) Jay Strader, Anil C. Seth, Duncan A. Forbes, Giuseppina Fabbiano, Aaron J. Romanowsky et al., « The Densest Galaxy », Astrophysical Journal Letters, vol. 775, no 1,‎ , p. L6 (DOI 10.1088/2041-8205/775/1/L6 Accès libre).
  19. ↑ (en) Chandra X-ray Center, « Evidence for densest galaxy in nearby universe », sur Phys.org (Omicron Technology Ltd), .
  20. ↑ (en) Michael A. Sandoval, Richard P. Vo, Aaron J. Romanowsky, Jay Strader, Jieun Choi et al., « Hiding in Plain Sight: Record-breaking Compact Stellar Systems in the Sloan Digital Sky Survey », The Astrophysical Journal, vol. 808, no 1,‎ , p. L32 (DOI 10.1088/2041-8205/808/1/L32 Accès libre).
  21. ↑ (en) Christopher P. Ahn, Anil C. Seth, Mark den Brok, Jay Strader, Holger Baumgardt et al., « Detection of Supermassive Black Holes in Two Virgo Ultracompact Dwarf Galaxies », The Astrophysical Journal, vol. 839, no 2,‎ , p. 72 (DOI 10.3847/1538-4357/aa6972 Accès libre).
  22. ↑ (en) Stelios Kazantzidis, Ben Moore et Lucio Mayer, « Galaxies and Overmerging: What Does it Take to Destroy a Satellite Galaxy? », ASP Conference Series (en), vol. 327,‎ , p. 155 (lire en ligne Accès libre, consulté le ).
  23. ↑ « Le chaînon manquant des galaxies naines compactes », sur Savoir(s), Université de Strasbourg (consulté le ).
  24. ↑ (en) Kaixiang Wang, Eric W. Peng, Chengze Liu, J. Christopher Mihos, Patrick Côté et al., « An evolutionary continuum from nucleated dwarf galaxies to star clusters », Nature, vol. 623,‎ , p. 296-300 (DOI 10.1038/s41586-023-06650-z).
  25. ↑ (en) Adrian Cho, « Where Are the Invisible Galaxies? », Science, vol. 317, no 5838,‎ , p. 594-595 (DOI 10.1126/science.317.5838.59).
  26. ↑ a et b (en) Jonathan O’Callaghan, « Astronomers find long-missing dwarf galaxies—too many of them », Science, vol. 384, no 6698,‎ (DOI 10.1126/science.z6r95kt).
  27. ↑ (en) Daisuke Homma, Masashi Chiba, Yutaka Komiyama, Masayuki Tanaka, Sakurako Okamoto et al., « Final Results of Search for New Milky Way Satellites in the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program Survey: Discovery of Two More Candidates », version 2, ..
  28. ↑ (en) Kosuke Jamie Kanehisa, S. Marcel Pawlowski, Nick Heesters et Oliver Müller, « A too-many dwarf satellite galaxies problem in the MATLAS low-to-moderate density fields », Astronomy & Astrophysics,‎ (DOI 10.1051/0004-6361/202348242).

Voir aussi

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