Étudier des amas de formation d'étoiles dans des galaxies lointaines

Cette étude examine des groupes d'étoiles dans trois galaxies lointaines. Ces galaxies existent à une époque où l'univers était beaucoup plus jeune, entre 12,5 et 13 milliards d'années. On les observe grâce à l'effet de Lentille gravitationnelle, ce qui signifie que leur lumière est amplifiée par d'énormes Amas de galaxies devant elles. Cette amplification permet aux scientifiques de voir des détails plus petits dans ces galaxies que ce qui serait normalement possible.

Les galaxies étudiées proviennent d'une période connue sous le nom de décalage vers le rouge élevé, quand l'univers formait plein d'étoiles et de galaxies. En examinant ces galaxies lointaines, les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur la façon dont la Formation des étoiles s'est produite dans l'univers primitif. Les observations sont principalement faites avec le télescope spatial Hubble (HST), qui capture des images de ces galaxies en lumière ultraviolette, permettant aux scientifiques d'analyser leurs structures et leurs activités de formation d'étoiles.

#Contexte

Les galaxies changent de forme au fil du temps. En regardant l'univers de loin, surtout pendant une période spécifique connue sous le nom de midi cosmique (qui a eu lieu autour des décalages vers le rouge de 1 à 3), elles apparaissent plus irrégulières et chaotiques que les galaxies d'aujourd'hui. Pendant cette période, de nombreuses galaxies possèdent des régions brillantes et compactes remplies de jeunes étoiles, appelées grappes stellaires, qui contribuent de manière significative à leur luminosité globale.

Le télescope spatial James Webb (JWST) a ajouté plus d'infos sur les galaxies lointaines. Il confirme que beaucoup de galaxies avec des décalages vers le rouge de 7 à 12 apparaissent aussi irrégulières mais ont toujours des régions de formation d'étoiles. Cette recherche se concentre sur la compréhension de la formation de ces grappes stellaires et de leur évolution au fil du temps, surtout à mesure que les galaxies elles-mêmes grandissent.

L'étude des grappes dans les galaxies lointaines est importante pour comprendre comment les galaxies évoluent. Au départ, on pensait que les grappes brillantes étaient de grandes structures avec des tailles et des masses spécifiques, mais les récentes avancées dans les techniques permettent aux scientifiques d'étudier des détails plus petits dans les zones fortement lentillées de l'univers, ce qui mène à des mesures plus précises des propriétés des grappes.

#Observations

Dans cette recherche, les scientifiques ont examiné trois galaxies, choisissant celles qui étaient lentillées gravitationnellement pour une meilleure visibilité. Ils ont examiné combien de grappes en formation d'étoiles pouvaient être trouvées dans ces galaxies et ont caractérisé leurs tailles et leur luminosité.

#Galaxies analysées

Les trois galaxies étudiées sont situées à des décalages vers le rouge d'environ 4,92, 4,88 et 4,03. Chacune est située derrière un amas de galaxies qui amplifie leur lumière. Les scientifiques ont trouvé différents nombres de grappes dans chaque galaxie : 10 dans la première galaxie, 3 dans la deuxième et 11 dans la troisième.

La plupart de ces grappes ont des rayons effectifs variant de quelques parsecs à des dizaines de parsecs, ce qui indique qu'elles sont similaires en taille aux amas d'étoiles individuels trouvés dans les galaxies d'aujourd'hui. Leur luminosité varie aussi, certaines grappes étant parmi les régions de formation d'étoiles les plus brillantes jamais observées.

En compilant les données existantes sur les populations de grappes de divers décalages vers le rouge, les chercheurs ont noté une évolution timide des propriétés des grappes avec l'augmentation du décalage vers le rouge. De tels modèles suggèrent que l'environnement des galaxies influence comment les grappes se forment et se développent.

#Évolution de la morphologie des galaxies

À mesure que les télescopes capturaient des images plus profondes des galaxies, il est devenu clair que leurs formes changent considérablement au fil du temps. Les premières galaxies semblent souvent plus irrégulières et contiennent des régions brillantes dominées par des grappes stellaires. Les dernières observations du JWST soutiennent cette idée, montrant que les galaxies dans l'univers primitif ont aussi des structures brillantes et compactes, bien que certaines montrent des signes d'interactions ou de fusions avec d'autres galaxies.

Le lien entre la formation des grappes et la croissance globale des galaxies est un axe central de la recherche en cours. Les études actuelles indiquent que beaucoup de grappes se sont formées in situ dans leurs galaxies hôtes, comme en témoignent diverses observations. Celles-ci incluent des preuves de jeunes grappes, des changements dans les taux de formation d'étoiles et la présence d'une rotation de disque ordonnée dans les galaxies grumeleuses.

#Propriétés des grappes

Les grappes examinées dans cette étude varient grandement dans leurs propriétés. Certaines sont denses, tandis que d'autres ne le sont pas. Elles sont aussi généralement plus grandes que des structures similaires dans des galaxies proches. La haute densité des structures suggère que les conditions de leur formation sont uniques par rapport aux galaxies d'aujourd'hui.

Les chercheurs ont établi que l'environnement dans lequel ces grappes se forment diffère énormément des temps actuels. Par exemple, les galaxies à Haut décalage vers le rouge ont probablement plus de gaz disponible pour la formation d'étoiles, ce qui fait que les grappes observées sont plus brillantes et denses.

#Méthodes utilisées dans l'étude

Pour recueillir des données sur ces régions en formation d'étoiles, les chercheurs ont utilisé une méthode spécifique pour s'assurer qu'ils identifiaient correctement les grappes dans les images collectées par le HST. Ils ont extrait la lumière des sources qui apparaissaient étendues dans les images, ignorant tout ce qui n'était pas suffisamment significatif. Chaque grappe a ensuite été analysée pour ses caractéristiques, comme la taille et la luminosité.

Les grappes identifiées ont été appariées à travers différentes images par leurs propriétés, garantissant que les mêmes structures étaient reconnues dans différentes vues. Les chercheurs ont ensuite créé des modèles pour comprendre comment les grappes étaient affectées par leur environnement et la lentille gravitationnelle.

#Analyse des tailles et luminosités des grappes

Les chercheurs ont recueilli des données clés sur les grappes, y compris leurs tailles et leur luminosité observées. Ces informations ont ensuite été utilisées pour calculer des propriétés intrinsèques, car les images étaient affectées par l'amplification des amas de galaxies au premier plan.

Les tailles des grappes se sont avérées varier de plusieurs parsecs à des valeurs plus grandes. Cela signifie que même si elles semblent petites lorsqu'elles sont vues depuis la Terre, elles sont comparables aux tailles des vastes régions de formation d'étoiles dans l'univers aujourd'hui.

La luminosité a également été évaluée en termes de magnitude. Les chercheurs ont établi que les grappes variaient largement en luminosité, indiquant différents niveaux d'activité de formation d'étoiles. Ils ont converti la luminosité observée en une mesure du taux de formation d'étoiles, révélant à quelle vitesse des étoiles se forment dans ces régions.

#Résultats

Les résultats suggèrent que les populations de grappes dans les trois galaxies étudiées sont diverses, chaque galaxie montrant des caractéristiques uniques. Par exemple, dans une galaxie, les scientifiques ont trouvé que deux grappes principales contribuaient significativement à la lumière observée, tandis que d'autres étaient plus faibles mais restaient importantes en termes de formation d'étoiles.

Une autre galaxie montrait une haute luminosité mais indiquait aussi des zones de lumière diffuse, suggérant que la formation d'étoiles se produisait en dehors des grappes proéminentes. De telles découvertes soulignent la complexité de la formation d'étoiles dans ces systèmes anciens.

Dans l'ensemble, l'étude met en avant non seulement l'existence de grappes stellaires, mais leur importance pour comprendre la formation d'étoiles dans un univers très différent de ce que l'on voit aujourd'hui.

#Comparaison avec les populations de grappes locales

Les chercheurs ont comparé les grappes de leur étude à celles trouvées dans des galaxies voisines. Ils ont noté que, bien que certaines caractéristiques comme la taille et la luminosité variaient, les tendances de formation d'étoiles et de formation de grappes étaient cohérentes à travers différentes époques.

Cette comparaison a permis aux scientifiques de déduire que les processus de formation des grappes fonctionnent de manière similaire à travers le temps, reflétant des principes fondamentaux de l'évolution des galaxies.

#Conclusion

Cette enquête éclaire les activités de formation d'étoiles dans des galaxies lointaines et comment ces activités se rapportent à la croissance globale des galaxies. En étudiant les grappes stellaires dans des galaxies à haut décalage vers le rouge, les chercheurs obtiennent des informations précieuses sur les processus qui ont façonné l'univers primitif.

À mesure que des télescopes comme le JWST continuent d'améliorer notre compréhension du cosmos, les études futures révéleront sans aucun doute plus de choses sur les populations d'étoiles dans ces fascinantes galaxies anciennes. Le voyage d'exploration de la formation et de l'évolution des galaxies se poursuit, chaque découverte nous rapprochant de la compréhension de l'histoire de notre univers.