Les Galaxies Elliptiques Massives

Les Galaxies Submillimétriques à z ~ 4 : un regard de près sur la formation des galaxies elliptiques massives

IC 2006 est une galaxie elliptique plutôt passive de l’univers local. Elle est ici photographiée dans le visible et l’infrarouge par Hubble. À l’instar de ses congénères, cette galaxie massive appartenant à un type désigné aussi comme « sphéroïde », a progressivement cessé de produire des étoiles au sein de sa partie centrale pour délocaliser les naissances sur les bordures, il y a plusieurs milliards d’années. © Esa, Hubble, Nasa, Judy Schmidt, J. Blakeslee (Dominion Astrophysical Observatory)

Les scenari de formation des galaxies prédisent l’existence de galaxies qui traversent des périodes de flambées de formation d’étoiles, courtes et extrêmement productives (avec un taux de formation de plus de 1000 étoiles par an) à des décalages vers le rouge (redshifts) plus grands que 2. Les galaxies à fort rayonnement submillimétrique (SMGs) observées à z ~ 3 paraissent être des candidats naturels pour jouer ce rôle.

La galaxie elliptique NGC 1132 à 300 millions d’années-lumière de nous photographiée par le télescope spatial.

La galaxie elliptique géante ESO 325-G004 au centre de l’amas Abell S0740, observée par le télescope spatial. La galaxie se trouve à 450 millions d’années-lumière de nous et domine l’amas par sa présence. Crédit : NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Ces SMGs, qui font partie des objets les plus lumineux de l’Univers, seraient les précurseurs des galaxies sphéroïdes massives (100 000 millions de masses solaires), compactes (de dimensions inférieures à 2 kiloparsec), que nous observons à des décalages vers le rouge (redshifts) de 1,5 à 2. Celles-ci contiennent des étoiles vieilles (de l’ordre de 1 à 2 milliards d’années) et ne montrent aucun signe de formation stellaire active. Il existe deux théories en concurrence concernant les mécanismes de formation d’étoiles. Celles-ci invoquent soit des blocs compacts de gaz qui fusionnent, soit des disques gazeux massifs qui se fragmentent. Un projet soumis pour observation avec le JWST propose une étude détaillée avec MIRI (complémentée par des observations à réaliser avec NIRSPEC) des propriétés et des processus physiques qui ont cours dans 2 SMGs à z ≈ 4. C’est un programme pionnier, en préparation d’un suivant plus ambitieux qui étudiera un échantillon beaucoup plus grand de galaxies massives à très grands z, depuis la fin de l’époque de ré-ionisation jusqu’au pic de formation d’étoiles dans l’Univers.

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