Les grandes galaxies spirales telles que notre propre voie lactée sont comme d'immenses continents tentaculaires dans l'espace. Comme tout continent, ces galaxies devraient avoir de nombreuses petites îles au large des côtes. Les modèles actuels de formation des galaxies suggèrent que les continents galactiques devraient avoir plus d'îles voisines que celles réellement vues avec des télescopes. Maintenant, une île de plus a été ajoutée au contingent de la Voie lactée et celle-ci est assez petite pour bien correspondre aux prévisions. D'autres nains - comme celui récemment découvert dans Ursa Major - suivront probablement.
Située à plus de 300000 années-lumière en direction de la Grande Ourse, la galaxie naine Ursa Major (UMa) récemment découverte a environ un dixième de la luminosité de la surface de la prochaine plus petite naine de la Voie lactée (située à Sextans). Comme le nain Sextans, le nain UMa est de forme sphérique (dSph de type galaxie) et est en quelque sorte similaire aux amas globulaires que l'on trouve également en association avec de grandes galaxies spirales.
Selon Beth Willman de l'Université de New York - chercheur principal d'une équipe de 15 astronomes étudiant les données retournées par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), «Ursa Major semble être vieille et pauvre en métaux, comme tous les autres nains connus de la Voie lactée compagnons sphéroïdaux. Cependant, il peut être 10 fois plus faible que le plus petit satellite connu de la Voie lactée. Nous sommes en train d’obtenir des observations plus détaillées qui fourniront une image plus détaillée des propriétés de l’UMA, que nous comparerons ensuite avec les autres satellites connus.
Beth poursuit en expliquant: «UMa a été détecté dans le cadre d'une enquête systématique pour les compagnons de la Voie lactée. Il a été détecté comme une légère fluctuation statistique du nombre d'étoiles rouges dans cette région du ciel. »
Toutes les galaxies et amas globulaires incluent une large gamme de types stellaires dans leur composition. Celles-ci vont des géantes bleues jeunes, massives, de courte durée de vie, intensément brillantes, aux étoiles jaunes plus pâles à vie plus longue, modestement massives, principalement d'âge moyen telles que notre Soleil, aux géantes rouges anciennes, modérément brillantes, mais énormément gonflées, similaires à Antares du Scorpion et Betelguese d'Orion. Quand il s'agit de trouver des galaxies naines à proximité - comme le nain UMa - c'est ce dernier groupe d'étoiles qui présente un intérêt particulier. Les géantes rouges sont suffisamment brillantes pour être détectées, identifiées spectroscopiquement et comptées à l'aide de télescopes d'observation du ciel automatisés tels que le SDSS au Nouveau-Mexique - même à partir de petites galaxies satellites situées à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière.
Une fois que les données du SDSS sont disponibles, des équipes telles que Beth peuvent l’analyser pour détecter de fortes concentrations de géantes rouges dans de petites régions du ciel. Leur présence peut indiquer une galaxie naine insoupçonnée ou un amas globulaire. Les informations spectrographiques sont utilisées par des équipes telles que Beth pour filtrer les étoiles rouges plus faibles, mais beaucoup plus proches, dans la Voie lactée elle-même. Enfin, une vue plus détaillée de l'étude peut être réalisée à l'aide d'instruments de sensibilité plus élevée dans d'autres observatoires.
Une fois que les données ont montré qu'une galaxie naine UMa pouvait exister, la caméra à champ large de 2,5 mètres du télescope Isaac Newton dans les îles Canaries a aidé à déterminer son apparence générale. Les images du Newton Telescope plus les données du SDSS ont été combinées pour vérifier la nature de l'étude en tant que galaxie sphéroïdale et pas simplement un amas globulaire voyous - comme l'Intergalactic Wanderer (NGC 2419) dans Lynx situé à une distance similaire dans l'espace.
Bien que les petites galaxies naines aient des magnitudes absolues similaires aux amas globulaires les plus brillants, une différence importante entre les grands globulaires et les petits nains réside dans leur taille. Le nain UMa est environ dix fois plus grand que les plus grands globulaires connus. Et une grande partie de sa masse est susceptible d'être une «matière noire» non stellaire - alors que presque toute la masse d'un amas globulaire est emballée dans des étoiles. Puisqu'il est grand, mais pas très lumineux, l'équipe a étiqueté UMa comme une galaxie naine.
D'un point de vue cosmologique, les galaxies satellites telles que le dSph Ursa Major jouent un rôle important dans l'explication de la formation de structures à grande, moyenne et petite échelle dans tout l'Univers. Sur les plus grandes échelles, les galaxies spirales (comme notre Voie lactée et la Grande Galaxie d'Andromède) sont connues pour habiter dans des groupes étendus de galaxies appelées groupes et amas. Notre propre groupe (le groupe local) est petit en masse et en étendue tandis que ses deux plus grands membres, bien que grands par rapport aux normes des galaxies spirales, sont assez modestes par rapport aux plus grandes galaxies connues des astronomes (les elliptiques géants). Les très grandes échelles de formation galactique de l'Univers comprennent des milliers de grandes galaxies tandis que notre propre groupe local ne compte que plusieurs dizaines de membres. Sur les très petites échelles, la Voie lactée et sa suite, qui comprennent les deux nuages magellaniques irréguliers et maintenant dix sphériques naines, constituent un seul contingent lié par gravitation. Pour cette raison, les astronomes ont l'occasion d'explorer les plus petits blocs de construction possibles de la structure extragalactique.
Dans leur article intitulé «Une nouvelle galaxie naine de la Voie lactée en Ursa Major», Beth et son équipe poursuivent en disant: «UMa a été détectée très près de nos limites de détection. De nombreux autres nains avec des propriétés similaires ou plus faibles que la Ursa Major dSph peuvent ainsi exister autour de la Voie lactée ... il est raisonnable de s'attendre à ce que 8 à 9 naines supplémentaires plus brillantes que nos limites de détection restent encore inconnues sur tout le ciel. S'il est vrai, ce nombre empêcherait les modèles (de formation galactique) qui ne prédisent pas la présence de nombreux nains ultra-faibles. »
Écrit par Jeff Barbour
