De nouvelles images de l’ESO révèlent des caractéristiques étonnantes des galaxies proches

Cette image combine les observations des galaxies proches NGC 1300, NGC 1087, NGC 3627 (en haut, de gauche à droite), NGC 4254 et NGC 4303 (en bas, de gauche à droite) prises avec le télescope Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) de l’ESO. Large (VLT) Chaque image individuelle est un ensemble d’observations effectuées à différentes longueurs d’onde de la lumière pour cartographier les amas d’étoiles et les gaz chauds. Les lueurs dorées correspondent principalement à des nuages ​​d’hydrogène ionisé, d’oxygène et de gaz sulfureux, indiquant la présence d’étoiles nouveau-nées, tandis que les régions bleutées en arrière-plan révèlent la distribution d’étoiles légèrement plus anciennes. Les images ont été prises dans le cadre du projet High-Resolution Physics in Near Galaxies (PHANGS), qui effectue des observations à haute résolution des galaxies proches à l’aide de télescopes fonctionnant à travers le spectre électromagnétique. Crédit : ESO/PHANGS

Une équipe d’astronomes a publié de nouvelles observations de galaxies proches qui ressemblent à des feux d’artifice cosmiques colorés. Les images, obtenues avec le très grand télescope de l’Observatoire européen austral (VLT de l’ESO), montrent différentes composantes des galaxies dans des couleurs distinctes, permettant aux astronomes de localiser les jeunes étoiles et les gaz qu’elles chauffent autour d’elles. En combinant ces nouvelles observations avec les données du Large Millimeter/Submillimeter Atacama Array (ALMA), dont l’ESO est partenaire, l’équipe contribue à jeter un nouvel éclairage sur ce qui pousse le gaz à former des étoiles.

Les astronomes savent que les étoiles naissent dans des nuages ​​de gaz, mais ce qui génère la formation des étoiles et comment les galaxies dans leur ensemble se déroulent restent un mystère. Pour comprendre ce processus, une équipe de chercheurs a observé plusieurs galaxies proches avec de puissants télescopes sur Terre et dans l’espace, et a étudié les régions de différentes galaxies impliquées dans les naissances stellaires.

Emsellem, également affilié à l’Université de Lyon, en France, et son équipe ont publié leur dernière série de relevés galactiques, capturés avec l’instrument MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) sur le VLT de l’ESO dans le désert d’Atacama au Chili. Ils ont utilisé MUSE pour suivre les étoiles nouveau-nées et le gaz chaud qui les entoure, qui est illuminé et chauffé par les étoiles et agit comme un canon à fumée pour la formation continue des étoiles.

Les nouvelles images MUSE sont maintenant combinées avec des observations des mêmes galaxies prises avec ALMA et publiées plus tôt cette année. ALMA, également situé au Chili, est particulièrement bien adapté pour cartographier les nuages ​​de gaz froids – les parties des galaxies qui fournissent les matières premières dont sont faites les étoiles.

« Pour la première fois, nous résolvons des unités individuelles de formation d’étoiles sur un large éventail d’emplacements et d’environnements dans un échantillon bien représentatif de différents types de galaxies », déclare Eric Emsellem, astronome à l’ESO en Allemagne et chef du VLT. . Observations basées sur le projet Physics in High Angular Resolution in Near Galaxies (PHANGS). « Nous pouvons observer directement le gaz qui génère les étoiles, voir les jeunes étoiles elles-mêmes et assister à leur évolution à travers différentes étapes. »

En combinant les images MUSE et ALMA, les astronomes peuvent examiner les régions de la galaxie où se produit la formation d’étoiles, par rapport à l’endroit où elle est attendue, afin de mieux comprendre ce qui stimule, améliore ou entrave la naissance de nouvelles étoiles. Les images qui en résultent sont époustouflantes, offrant une vue incroyablement colorée des pépinières stellaires de nos galaxies voisines.

« Il y a beaucoup de mystères que nous voulons élucider », déclare Catherine Kreckel de l’Université de Heidelberg en Allemagne et membre de l’équipe PHANGS. « Les étoiles naissent-elles souvent dans des régions spécifiques des galaxies hôtes – et si oui, pourquoi ? Après la naissance des étoiles, comment leur évolution affecte-t-elle la formation de nouvelles générations d’étoiles ? »

Désormais, les astronomes pourront répondre à ces questions grâce à la richesse des données MUSE et ALMA obtenues par l’équipe PHANGS. MUSE collecte des spectres – scannant des « codes-barres » pour que les astronomes révèlent les propriétés et la nature des objets cosmiques – à chaque emplacement dans son champ de vision, fournissant des informations plus riches que les instruments traditionnels. Pour le projet PHANGS, MUSE a observé 30 000 nébuleuses à gaz chaud et collecté environ 15 millions de spectres de différentes régions galactiques. D’autre part, les observations d’ALMA ont permis aux astronomes de cartographier environ 100 000 régions de gaz froid dans 90 galaxies proches, produisant un atlas d’une précision sans précédent des pépinières stellaires dans l’univers voisin.

Outre ALMA et MUSE, le projet PHANGS comprend également des observations du télescope spatial NASA/ESA Hubble. Divers observatoires ont été sélectionnés pour permettre à l’équipe d’examiner nos voisins galactiques à différentes longueurs d’onde (visible, proche infrarouge et radio), chaque bande de longueur d’onde révélant des parties distinctes des galaxies observées. « Les combiner nous permet d’explorer les différentes étapes de la naissance des étoiles – de la formation des pépinières stellaires au début de la formation des étoiles elles-mêmes et à la destruction éventuelle des pépinières par les étoiles nouvellement nées – avec plus de détails que ce qui est possible par des observations individuelles », explique Francesco Belfiore, membre de l’équipe PHANGS de l’INAF-Arcetri à Florence, en Italie. « PHANGS est la première fois que nous avons pu créer une vue aussi complète, en prenant des photos suffisamment nettes pour voir des nuages, des étoiles et des nébuleuses individuels indiquant la formation d’étoiles . »

Les travaux menés par le projet PHANGS seront renforcés par les prochains télescopes et instruments, tels que le télescope spatial James Webb de la NASA. Les données ainsi obtenues jetteront les bases des observations avec le Very Large Telescope (ELT) de l’ESO, qui commencera à travailler plus tard dans la décennie, et permettront d’examiner plus en détail les structures des pépinières stellaires.

« Bien que PHANGS soit incroyable, la précision des cartes que nous produisons n’est suffisante que pour identifier et séparer les nuages ​​stellaires individuels, mais pas assez pour savoir en détail ce qui se passe à l’intérieur d’eux », a noté Eva Schinnerer, chef de groupe de recherche au Institut Max Planck d’astronomie en Allemagne et chercheur principal du projet PHANGS, dans le cadre duquel les nouvelles observations ont été faites. « Les nouveaux efforts de surveillance de notre équipe et d’autres personnes repoussent les limites dans cette direction, nous avons donc des décennies de découvertes passionnantes devant nous. »

L’équipe internationale de PHANGS se compose de plus de 90 universitaires, allant des étudiants à la maîtrise aux retraités travaillant dans 30 institutions sur quatre continents. Eric Emsellem (European Southern Observatory, Garching, Germany and Center for Astrophysical Research in Lyon, University of Lyon, INSD Lyon, Saint-Genis-Laval, France) dirige le groupe de travail MUSE sur la réduction des données au sein de PHANGS et comprend Francesco Belfiore (INAF Osservatorio) Astrofisico di Arcetri, Florence, Italie), Guillermo Blanc (Observatoire Carnegie, Pasadena, États-Unis), Enrico Congiu (Université du Chili, Santiago, Chili et Observatoire de Las Campanas, Carnegie Institution for Science, Région d’Atacama, Chili), Brent Groves ( University of Western Australia, Perth, Australie), I-Ting Ho (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Allemagne) [MPIA]), Catherine Kreckel (Heidelberg University, Heidelberg, Allemagne), Rebecca McIlroy (Sydney Institute of Astronomy, Sydney, Australie), Ismael Besa (MPIA), Patricia Sanchez Blazquez (Complutense University of Madrid, Madrid, Espagne), Francesco Santoro (MPIA ) et Fabian Scheuermann (Université de Heidelberg, Heidelberg, Allemagne) et Eva Schinnerer (MPIA).

L’ESO est la première organisation astronomique intergouvernementale d’Europe et l’observatoire astronomique terrestre le plus productif au monde à ce jour. Il comprend 16 États membres : Autriche, Belgique, République tchèque, Danemark, France, Finlande, Allemagne, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Espagne, Suède, Suisse et Royaume-Uni, ainsi que le pays hôte avec le Chili et l’Australie en tant que partenaire stratégique. L’ESO met en œuvre un programme ambitieux axé sur la conception, la construction et l’exploitation de solides installations d’observation au sol qui permettent aux astronomes de faire d’importantes découvertes scientifiques. L’ESO joue également un rôle de premier plan dans la promotion et l’organisation de collaborations dans le domaine de la recherche astronomique. L’ESO exploite trois sites d’observation uniques et de classe mondiale au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l’ESO exploite le très grand télescope et interféromètre de renommée mondiale, ainsi que deux télescopes de relevé infrarouge et le télescope de relevé en lumière visible VLT. Également à Paranal de l’ESO, il hébergera et exploitera le télescope South Array Cherenkov, l’observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. L’ESO est également un partenaire majeur dans deux installations à Chajnantor, APEX et ALMA, le plus grand projet astronomique existant. Et à Cerro Armazon, près de Paranal, l’ESO construit le Very Large Telescope de 39 mètres de haut, l’ELT, qui deviendra « le plus grand œil du monde sur le ciel ».