Un article publié dans la revue Nature rapporte les observations d'une équipe de chercheurs ayant étudié le fonctionnement et l'origine de galaxies dites « ultra-diffuses », éloignées de tout autre système galactique. Ces galaxies méconnues se nichent dans des zones reculées de l'Univers et restent à ce jour relativement mystérieuses.
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Si le grand public ne les connait pas, elles attisent pourtant la curiosité des astronomesastronomes. Les Ultra Diffuse Galaxies (en français galaxies ultra-diffuses ou UDG) intriguent pourtant les chercheurs, qui viennent de dévoiler les origines de ces systèmes dans une étude publiée le 6 septembre dans Nature Astronomy. Les scientifiques, répartis entre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l'université de Californie, ont analysé le fonctionnement des UDG grâce à une simulation cosmologique dite hydrodynamique. Ils ont ainsi déterminé que certaines de ces galaxies, les plus reculées dans l'Univers, provenaient originellement de clusters galactiques ou gravitaient autour de galaxies plus massives avant de quitter leur milieu pour dériver seules dans le cosmoscosmos.
De mystérieuses galaxies naines
La découverte de la première galaxie ultra-diffuse a eu lieu en 1984. Ces UDG portent ce nom à cause de leurs caractéristiques particulières : si leur disque galactique peut atteindre la taille de notre Voie lactée, ils ne comportent en revanche qu'un nombre limité d'étoiles en leur sein et donc une massemasse stellaire réduite. Ces galaxies ultra-diffuses sont dépourvues de gazgaz permettant la formation d'astresastres, tels que de l'hydrogènehydrogène, du monoxyde de carbonemonoxyde de carbone ou encore des moléculesmolécules d'ammoniacammoniac. Certaines UDG avaient déjà fait parler d'elles en 2018 et 2019, lors de la publication d'études sur les halos de matière noirematière noire englobant les galaxies. Les astronomes avaient alors relevé que certaines galaxies ultra-diffuses « fusionnaient » avec de la matière noire, celle-ci s'infiltrant dans le disque galactique.
Les chercheurs du MIT se sont intéressés aux UDG les plus reculées dans l'Univers, certaines étant éloignées de plusieurs milliers de parsecsparsecs d'autres systèmes ou clusters galactiques. La majorité de ces galaxies solitaires sont de couleurcouleur bleuâtre, car abritant des étoiles jeunes ; d'autres UDG faisant partie de clusters ou satellites de galaxies plus massives tendant à avoir une couleur rouge. Cette différence est liée aux interactions entre les différents systèmes dans des clusters : certaines galaxies peuvent amputer du gaz nécessaire à la naissance des étoiles aux UDG. Dénuées de ces précieux composants, les galaxies ultra-diffuses rouges le sont car elles ne comportent que de vieilles étoiles, à l'image d'AntarèsAntarès et Bételgeuse.
Un mystère à plusieurs mégaparsecs
Les chercheurs du MIT s'attendaient donc à trouver des UDG « bleues » en simulant les régions les plus isolées de l'Univers. Mais, à la surprise générale, une forte portion des galaxies simulées s'avéraient tendre vers le rouge, soit environ 25 %. La simulation cosmologique développée par les chercheurs américains, nommée TNG50, a donc été utilisée pour « remonter le temps » et comprendre comment des UDG rouges ont pu se retrouver si éloignées d'autres galaxies. À l'instar d'autres galaxies nainesgalaxies naines, les galaxies utra-diffuses observées se sont extirpées de l'attraction de clusters, mais le processus violent leur a arraché une partie de leurs gaz et nuages moléculaires. Une fois solitaires, les UDG vont alors entrer dans une orbiteorbite en boomerang et sont donc théoriquement disposées à revenir à leur point de départpoint de départ.
Si le phénomène expliquant l'éjection de ces galaxies ainsi que le rôle de la matière noire dans la formation des galaxies diffuses reste encore flou, les chercheurs du MIT devraient mener de nouvelles simulations afin de déterminer si un nombre plus important d'UDG vagabonde entre les systèmes galactiques.
