Fusion d'amas d'étoiles dans les galaxies naines
le 9 avril 2025
Une étude, cosignée par Jérémy Fensch du CRAL, rapporte la première observation directe d'amas d'étoiles en fusion dans la région centrale de galaxies naines. Cette détection confirme la faisabilité de cette voie de formation pour les noyaux des galaxies naines, qui était débattue depuis longtemps.
Exemple de deux galaxies naines de l'échantillon MATLAS montrant des signes de fusion d'amas d'étoiles. (Crédit : Mélina Poulain)
Les galaxies naines sont les plus abondantes dans l'univers. Composées d'au moins 100 fois moins d'étoiles que des galaxies plus massives comme la Voie lactée, elles en sont les éléments constitutifs. Comprendre la formation des galaxies naines est donc essentiel pour comprendre l'évolution des galaxies.
Une fraction notable des galaxies naines abrite en son centre un amas d'étoiles compact, généralement composé de centaines de milliers à des centaines de millions d'étoiles. Connus sous le nom de noyaux stellaires compacts, il s'agit du type de système stellaire le plus dense de l'Univers. La formation de ces objets extrêmes fait l'objet d'un débat depuis plusieurs décennies. Dans les galaxies naines, on pense qu'ils résultent de la fusion d'amas d'étoiles plus petits, appelés amas globulaires, après qu'ils ont migré vers le centre de la galaxie. Cependant, aucune fusion de ces amas globulaires n'avait été directement observée pour confirmer la théorie, jusqu'à présent.
Des caractéristiques rares
En étudiant les observations d'un large échantillon de près de 80 galaxies naines réalisées par le télescope spatial Hubble, un groupe de dix scientifiques de la collaboration internationale MATLAS a remarqué une poignée de galaxies présentant un noyau stellaire compact d'apparence inhabituelle. Certaines galaxies présentaient deux noyaux d'étoiles proches l'un de l'autre, tandis que d'autres présentaient une traînée lumineuse attachée à l'amas stellaire compact.
Une analyse approfondie des traits morphologiques a montré des propriétés similaires à celles des amas globulaires déjà détectés dans les galaxies naines. Cela suggère que les observations témoignent de la croissance du noyau stellaire compact par la cannibalisation spectaculaire des amas globulaires au cœur de ces galaxies.
Comme dans les simulations
Pour confirmer l'origine des traînées lumineuses, des simulations numériques à ultra-haute résolution ont été mises en œuvre pour modéliser le processus de fusion. L’équipe de recherche a étudié diverses fusions entre des amas d'étoiles dont la masse, la dynamique et le nombre d'amas impliqués varient.
Les résultats confirment que les traînées lumineuses observées sont créées par la fusion de deux amas d'étoiles présentant des différences de masse significatives. Plus le rapport de masse est important, plus la traînée est longue. Le processus dure généralement peu de temps, moins de 100 millions d'années, et les caractéristiques produites sont visibles pendant une période encore plus courte, ce qui explique la difficulté de détecter un tel phénomène.
Séquence temporelle d'une simulation numérique de fusion d'amas stellaires.(Crédit : Rory Smith)
