En tant que journaliste professionnel en astronomie, j'ai lu un lot d'articles scientifiques. Imaginez ma surprise quand j'apprends que deux de mes amis, qui sont des astrophotographes très réputés, ont travaillé dur pour faire de la science d'un bleu profond. Si vous n'êtes pas familier avec les réalisations de Ken Crawford et R. Jay Gabany, vous le serez bientôt. Entrez ici et laissez-nous vous dire pourquoi «ça compte»…
Selon les rapports de Ken, Cold Dark Matter (ou CDM) est une théorie selon laquelle la plupart des matériaux de l'Univers ne peuvent pas être vus (sombres) et qu'ils se déplacent très lentement (froids). C'est la principale théorie qui aide à expliquer la formation des galaxies, des groupes de galaxies et même la structure connue actuelle de l'univers. L'un des problèmes de la théorie est qu'elle prédit de grandes quantités de petites galaxies satellites appelées galaxies naines. Ces petites galaxies représentent environ le 1000e de la masse de notre Voie lactée mais le problème est qu'elles ne sont pas observées. Si cette théorie est correcte, alors où sont toutes les énormes quantités de galaxies naines qui devraient être là?
Entrez le chasseur professionnel de flots d'étoiles, le Dr David Martinez-Delgado. David est l'investigateur principal du Stellar Tidal Stream Survey au Max-Planck Institute à Heidelberg, en Allemagne. Il pense que la raison pour laquelle nous ne voyons pas de grandes quantités de galaxies naines est parce qu'elles sont absorbées (mangées) par des galaxies plus grandes dans le cadre de la formation des galaxies. Si cela est correct, alors nous devrions trouver des vestiges de ces fusions dans les observations. Ces restes se présenteraient comme des traînées de débris de galaxies naines composées principalement d'étoiles. Ces traînées de débris sont appelées ruisseaux d'étoiles.
«Le principal objectif de notre projet est de vérifier si la fréquence des flux autour des galaxies de la Voie lactée dans l'univers local est cohérente avec les modèles CDM similaires à celle du film.» précise le Dr Martinez-Delgado. «Cependant, la destruction par marée des galaxies n'est pas suffisante pour résoudre le problème satellite manquant de la cosmologie CDM. Jusqu'à présent, la meilleure explication donnée est que certains halos de matière noire ne peuvent pas former d'étoiles à l'intérieur, c'est-à-dire que notre galaxie serait entourée de quelques centaines de satellites de matière noire pure. »
Entrez dans l'équipe professionnelle des chasseurs d'étoiles. L'équipe internationale d'astronomes professionnels dirigée par le Dr David Martinez-Delgado a identifié d'énormes flux d'étoiles à la périphérie des galaxies spirales voisines. Avec des images profondes, il a montré le processus de cannibalisme galactique supposé se produire entre la Voie lactée et la galaxie naine Sagittaire. C'est dans notre propre arrière-cour! Une partie du travail consiste à utiliser la modélisation informatique pour montrer comment les grandes galaxies fusionnent et absorbent les plus petites.
"Notre approche observationnelle est basée sur des diagrammes couleur-magnitude profonds qui fournissent des distances précises, la luminosité de la surface et les propriétés de la population stellaire de la région étudiée de ce courant de marée." dit le Dr Martinez-Delgado (et al). «Ces détections sont également de solides preuves d'observation que le courant de marée découvert par le Sloan Digitized Sky Survey est un matériau dépouillé de la marée du nain Sagittaire et étaye l'idée que le courant de marée enveloppe complètement la Voie lactée dans une orbite presque polaire. Nous confirmons également ces détections en exécutant des simulations numériques de la naine Sagittaire plus la Voie lactée. Ce modèle reproduit la position et la vitesse actuelles du corps principal du Sagittaire et présente un long courant de marée formé par l'interaction des marées avec le potentiel de la Voie lactée. »
Entrez dans l'équipe d'amateurs dirigée par R. Jay Gabany. David a recruté un petit groupe d'astrophotographes amateurs pour aider à rechercher et détecter ces fossiles stellaires et leur danse cosmique autour des galaxies voisines, montrant ainsi pourquoi il y a si peu de galaxies naines à trouver.
«Nos observations ont conduit à la découverte de six structures stellaires gigantesques non détectées auparavant dans les halos de plusieurs galaxies qui sont probablement associées à des débris de satellites qui ont été perturbés par les marées dans un lointain passé. En outre, nous avons également confirmé plusieurs énormes structures stellaires précédemment signalées dans la littérature, mais jamais interprétées comme des courants de marée. » dit l'équipe. «Notre collection de galaxies présente un assortiment de phénomènes de marée présentant des caractéristiques morphologiques étonnamment diverses. En plus d'identifier de grandes caractéristiques circulaires qui ressemblent au ruisseau Sagittaire entourant la Voie lactée, nos observations ont mis au jour d'énormes structures qui étendent des dizaines de kiloparsecs dans les halos de la spirale centrale de leur hôte. Nous avons également trouvé des obus éloignés, des nuages de débris géants à l'intérieur des halos galactiques, des éléments semblables à des jets émergeant de disques galactiques et des structures diffuses à grande échelle qui sont presque certainement liées aux restes d'anciens satellites, déjà profondément perturbés. Avec ces restes de compagnons peut-être longtemps disparus, notre enquête a également capturé des satellites survivants pris dans l'acte de perturbation des marées. Certains d'entre eux affichent de longues queues s'étendant loin du satellite progéniteur très similaires aux prédictions prévues par les simulations cosmologiques. "
Pouvez-vous imaginer à quel point c'est excitant de faire partie de la science du bleu profond? C'est une chose d'être un bon astrophotographe - même d'être un astrophotographe exceptionnel - mais avoir des images et un traitement d'une qualité si élevée qu'ils contribuent à une véritable recherche astronomique serait un honneur incroyable. Demandez simplement à Ken Crawford…
«Il y a plusieurs années, on m'a demandé de faire partie de cette équipe et j'ai apporté plusieurs contributions à l'enquête. Je suis ravi d'annoncer que ma dernière contribution a donné lieu à une lettre professionnelle récemment acceptée par le Journal astronomique. " commente Ken. «Il y a quelques choses qui rendent cela très spécial. Premièrement, Carlos Frenk, directeur de l'Institut de cosmologie computationnelle de l'Université de Durham (Royaume-Uni) et son équipe ont constaté que mon image de la galaxie NGC7600 était suffisamment similaire pour aider à valider leur modèle informatique (simulation) de la formation de galaxies plus grandes en absorbant le satellite. galaxies naines et pourquoi nous ne voyons pas un grand nombre de galaxies naines aujourd'hui. "
Le Dr Carlos Frenk a été présenté dans plusieurs émissions de télévision sur le Science et Découverte canaux, pour n'en nommer que quelques-uns, pour expliquer et montrer certaines de ces simulations étonnantes. Il est le directeur de l'Institute for Computational Cosmology de l'Université de Durham (Royaume-Uni), et a été l'un des lauréats du prix de cosmologie 2011 de la Fondation Peter et Patricia Gruber.
«Le modèle de la matière noire froide est devenu l'image théorique de premier plan pour la formation de la structure dans l'Univers. Ce modèle, associé à la théorie de l'inflation cosmique, fait une prédiction claire des conditions initiales de formation des structures et prédit que les structures croissent hiérarchiquement par instabilité gravitationnelle. » dit Frenk (et al). «Le test de ce modèle nécessite que les mesures précises fournies par les levés de galaxies puissent être comparées à des calculs théoriques robustes et tout aussi précis.»
Et cela nécessite des représentations très précises des études. Selon l'équipe, cette enquête pilote a été menée auprès de trois observatoires privés équipés de télescopes de taille modeste situés aux États-Unis et en Australie. Chaque site d'observation présente un ciel très sombre et clair avec une vision qui est régulièrement et souvent inférieure à 1,5 seconde d'arc. Ces télescopes sont fabriqués par RC Optical Systems et suivent une conception classique de Ritchey-Chretien. Les observatoires sont commandés avec des ordinateurs sur site qui permettent un fonctionnement et un contrôle à distance depuis n'importe quel emplacement mondial avec des accès Web à haut débit. Chaque observatoire utilise un logiciel de contrôle de bureau à distance éprouvé et largement disponible. L'orchestration robotique de toutes les fonctions de l'observatoire et de l'instrument, y compris l'acquisition de cibles multiples et les exécutions de données, est effectuée à l'aide du logiciel de script disponible. Une utilisation supplémentaire d'un instrument à champ large a été utilisée pour les galaxies ayant une taille angulaire étendue. À cet effet, ils ont choisi l'Astro Physics Starfire 160EDF6, un réfracteur à courte focale (f / 7) de 16 cm qui fournit un FOV de 73,7 × 110,6 arcmin. Mais c’est plus que prendre une photo. L'astrophotographe doit comprendre complètement ce qui doit être retiré de l'exposition. C’est plus que prendre une «jolie photo»… c’est ce qui compte.
La formation de galaxies de coquille dans l'univers de matière noire froide de Kenneth Crawford sur Vimeo.
«La galaxie que je veux vous montrer possède des caractéristiques spéciales appelées« coquillages ». J'ai dû imager très profondément pour détecter ces structures et les traiter soigneusement afin que vous puissiez voir les structures délicates à l'intérieur. » explique Crawford. «Le nom de la galaxie est NGC7600 et ces structures de coquille n'ont pas été capturées aussi bien dans cette galaxie auparavant. Le film ci-dessus montre mon image de NGC7600 se fondant dans la simulation à peu près au moment où les coquilles commencent à se former. Le film ci-dessous montre la simulation complète. "
"Ce qui est révolutionnaire, c'est que la simulation utilise la théorie de la matière noire froide modélisant les halos de matière noire des galaxies et comme vous pouvez le voir, elle est assez convaincante." conclut Crawford. "Alors maintenant, vous savez tous pourquoi nous n'observons pas beaucoup de galaxies naines dans l'Univers."
Mais, nous pouvons observer une science très incroyable faite par des amis très incroyables. C’est ce qui compte…
Pour en savoir plus: Traçage du courant de marée nord de la galaxie sphéroïdale naine du Sagittaire, courants de marée stellaire dans les galaxies spirales du volume local, Carlos Frenk, Simulations de la formation, de l'évolution et du regroupement de galaxies et de quasars, formation de galaxies coquillages similaires au NGC 7600 dans la cosmogonie de la matière noire froide, Star Stream Survey Images par Ken Crawford et assurez-vous de vérifier l'image agrandie zoomable du NGC 7600 réalisée par Ken Crawford. Nous vous remercions tous d'avoir partagé votre travail avec nous!
