La forme des galaxies quiescentes : un changement en transition

Les galaxies sont des systèmes vastes composés d'étoiles, de gaz, de poussière et de matière noire, et elles existent sous différentes formes. Un aspect important dans l'étude des galaxies est leur forme, ou Morphologie. En général, les chercheurs remarquent que les galaxies qui ne forment pas actuellement d'étoiles (les Galaxies Quiescentes) ont tendance à avoir une forme plus compacte par rapport à celles qui forment activement des étoiles. Cependant, on ne sait pas encore exactement quand les galaxies quiescentes deviennent compactes. Notre objectif dans cette étude est de déterminer à quel moment ce changement se produit et dans quelle mesure la manière dont les galaxies grandissent au fil du temps influence cette transition.

On a utilisé les données du sondage CLEAR, qui fournit des informations précieuses sur les galaxies massives et lointaines qui existaient il y a environ 8 à 12 milliards d'années. Cette étude a examiné 400 galaxies massives, nous aidant à analyser comment leurs formes et leurs histoires de formation d'étoiles ont changé au fil du temps. En utilisant des techniques avancées, on a classé les galaxies selon leur activité de formation d'étoiles, en mettant l'accent sur le groupe de galaxies qui se trouve entre celles qui forment des étoiles activement et celles qui ne le font pas.

Un point clé qu'on a découvert, c'est qu'une fois que les galaxies entrent dans ce qu'on appelle la Vallée Verte - une phase de transition entre les états de formation d'étoiles et quiescents - elles n'augmentent pas significativement en masse stellaire. Ça veut dire que la compacité de ces galaxies est surtout due à des changements dans leurs formes plutôt qu'à une augmentation de leur masse. Plus précisément, à mesure que ces galaxies passent dans la vallée verte, leurs formes deviennent plus compactes, comme l'indique une augmentation d'une mesure spécifique de leur forme.

Des études récentes ont commencé à cartographier comment les galaxies quiescentes massives se forment et cessent de former des étoiles à ces périodes plus anciennes de l'univers. Un objectif central de cette recherche est de déterminer comment les processus de formation d'étoiles et le développement de la forme d'une galaxie changent avec le temps. Les hautes distances, ou la période juste après le Big Bang, sont particulièrement utiles pour enquêter sur ces changements, car cela permet aux astronomes de voir comment les galaxies se sont formées rapidement à cette époque. Cependant, étudier ces galaxies peut être compliqué, car leur luminosité diminue à mesure que les étoiles plus anciennes dominent leur composition.

Notre principal objectif ici est l'histoire de la formation d'étoiles dans ces galaxies. En estimant quand et combien d'étoiles se sont formées dans chaque galaxie, on peut identifier comment leurs formes ont évolué au fil du temps. Les méthodes courantes se sont traditionnellement basées sur l'observation des motifs de couleur parmi les galaxies pour distinguer celles qui sont quiescentes de celles qui forment des étoiles. Par exemple, le diagramme UVJ est souvent utilisé pour séparer efficacement ces deux groupes. Cependant, de nouvelles techniques qui permettent une modélisation plus détaillée nous aident à créer une image plus claire de la façon dont la forme d'une galaxie est liée à son histoire de formation d'étoiles.

Une question qu'on peut aborder est quand les galaxies quiescentes deviennent compactes. Comparées à leurs homologues en formation d'étoiles, les galaxies quiescentes ont constamment montré des formes plus compactes. Cela indique qu'il doit y avoir eu un changement dans leur morphologie à un certain moment dans le passé. La formation de compacité peut aussi être liée à un phénomène connu sous le nom d'effet du progéniteur. Cet effet suggère que les galaxies qui cessent de former des étoiles à des taux plus bas ont des formes plus étendues par rapport à celles qui le font à des taux plus élevés.

Plusieurs études existantes ont examiné comment les galaxies changent de forme durant leur transition dans la vallée verte, utilisant diverses méthodes pour identifier cette phase. Elles trouvent généralement que les galaxies deviennent plus dominées par le renflement en passant dans la vallée verte. Il y a deux explications principales à cela : la croissance du renflement et l'effritement du disque. La croissance du renflement indique que plus de masse stellaire est ajoutée au renflement à mesure que les galaxies font la transition. En revanche, l'effritement du disque suggère que le disque reste inchangé, mais que les étoiles plus jeunes s'estompent pendant que les étoiles plus anciennes restent intactes.

Notre étude vise à clarifier si la transition vers un état quiescent compact se produit alors que les galaxies forment encore des étoiles ou durant leur phase de transition. Dans notre travail, on a développé une méthode unique pour identifier les galaxies en transition et estimer la probabilité qu'une galaxie soit quiescente. En examinant un large échantillon de galaxies, on peut comparer leurs caractéristiques morphologiques et établir le point auquel les galaxies quiescentes deviennent compactes.

On a effectué un examen minutieux des données utilisées dans cette étude. Les données du sondage CLEAR, qui incluent diverses techniques appliquées pour mesurer la taille et la masse des galaxies, ont servi de base pour notre analyse. L'échantillon contenait 1390 galaxies, qui ont toutes été examinées pour détecter d'éventuelles contaminations provenant d'autres sources.

Dans notre étude, on a utilisé plusieurs techniques de sélection pour s'assurer que nos analyses représentaient précisément la large gamme d'activités de formation d'étoiles dans notre échantillon. On a affiné notre sélection pour obtenir un échantillon limité par le volume qui maximise notre observation des galaxies avec des taux de formation d'étoiles variés. En utilisant cela, on a suivi un processus de modélisation détaillé pour estimer les populations stellaires de nos galaxies.

Notre but ultime est de suivre l'évolution de ces galaxies alors qu'elles passent de la formation active d'étoiles à devenir plus compactes et quiescentes. On a conçu des méthodes pour illustrer comment leurs taux de formation d'étoiles évoluent à travers des motifs spécifiques au fil du temps.

En analysant les données, on a découvert que bien que les galaxies en transition montrent un schéma clair d'augmentation de compacité, leur masse stellaire n'a pas changé de manière significative durant cette phase. Au lieu de cela, la compacité était attribuée à des changements dans les formes de ces galaxies. Le résultat est que les galaxies quiescentes tendent à devenir plus compactes en passant à la quiescence, principalement en raison de changements dans la façon dont leur masse se répartit.

En plus d'examiner des galaxies individuelles, on a aussi regardé les tendances collectives à travers notre échantillon. On a trouvé des preuves soutenant l'idée que les galaxies passent le plus de temps dans leurs phases de transition et que cela ne coïncide pas avec des augmentations majeures de la masse stellaire. Ces changements suggèrent que notre compréhension de l'évolution des galaxies doit prendre en compte les effets de la morphologie aux côtés de mesures plus traditionnelles de formation stellaire.

Les voies évolutives que l'on a observées montrent clairement que le chemin des galaxies formant des étoiles vers celles quiescentes implique des changements morphologiques significatifs. On a documenté comment différentes propriétés des galaxies évoluent, en se concentrant sur des mesures de taille, de masse stellaire et de forme. Ces résultats indiquent que les changements dans la morphologie sont principalement à l'origine de la compacité apparente observée dans les galaxies quiescentes.

Il est essentiel de considérer comment ces résultats se rapportent aux théories existantes sur la formation et l'évolution des galaxies. Les modèles traditionnels suggèrent que la compaction se produit en raison de la croissance du renflement lors du quenching, mais nos résultats penchent davantage vers l'effritement du disque comme principal moteur du changement morphologique. Cela implique que les galaxies quiescentes pourraient former leurs formes plus tôt dans le processus évolutif, plutôt que de s'appuyer sur des changements ultérieurs durant la phase de vallée verte.

En explorant ces relations plus avant, plusieurs questions subsistent. Comprendre si la compacité des galaxies quiescentes reflète des changements substantiels dans la structure ou représente simplement des altérations dans les populations stellaires guidera les recherches futures. Avec l'avancement des techniques d'imagerie, il sera possible d'étudier ces galaxies plus en détail, révélant les subtilités de leurs processus évolutifs.

En résumé, notre recherche met en lumière les interactions complexes entre la formation d'étoiles et l'évolution morphologique dans les galaxies qui passent des états de formation d'étoiles aux états quiescents. On propose de nouvelles méthodes pour identifier et étudier ces processus, contribuant à une compréhension plus approfondie de la façon dont les galaxies évoluent avec le temps. Les implications de ce travail s'étendent au-delà des galaxies individuelles, touchant à des thèmes plus larges concernant la formation et le développement des structures cosmiques dans l'univers.