Une nouvelle relation photométrique universelle pour les galaxies normales

Normalement, les images prises au sol des galaxies distantes ne sont ni suffisantes pour la détermination des propriétés des galaxies, ni pour les évaluations de distance. On a besoin de données additionnelles tel que des spectres ou des images à haute résolution utilisant un télescope spatial. Il est clair cependant que les astronomes ne peuvent pas physiquement étudier des millions de galaxies à un tel niveau de détail, bien qu’il soit encore important de comprendre leurs propriétés de base. Igor Chilingarian (Observatoire de Harvard, auparavant Observatoire de Strasbourg et Observatoire de Paris) et Ivan Zolotukhin (Observatoire de Paris) ont récemment fourni une solution à ce problème. Ils ont d’abord utilisé l’observatoire virtuel pour assembler un catalogue multi-longueur d’onde de 200 000 galaxies, avec des identifications croisées dans 3 surveys photométriques disponibles publiquement dans les domaines spectraux ultra-violet, optique, et proche-infrarouge :

Puis, ils ont étudié de façon complète ce catalogue compilé de galaxies aux distances connues et ont découvert une nouvelle représentation qui éclaire la façon dont des propriétés essentielles de différentes galaxies sont reliées ensemble. En ajoutant la couleur UV, le diagramme couleur-magnitude optique se transforme en une représentation 3D qui révèle que les galaxies qui ont été traditionnellement groupées dans deux familles distinctes (« séquence rouge » et « nuage bleu »), suivent maintenant une relation monotone et continue. À la surprise des chercheurs, il s’est avéré qu’une grande majorité des 200 000 galaxies choisies parmi les surveys relient étroitement leurs couleurs et luminosités optiques et ultra-violettes, avec leurs propriétés intrinsèques. La raison physique de ce comportement n’est pas encore claire et devient un autre défi aux théoriciens et aux chercheurs qui étudient les galaxies par simulations numériques.

Figure 1 : Diagramme bidimensionnel couleur-magnitude pour les galaxies du catalogue SDSS (gauche), et distribution tridimensionnelle proposée dans cette étude (droite). Chaque point (en fausses couleurs) sur les deux diagrammes représente une galaxie, comme l’indiquent les plans rapprochés pour une galaxie elliptique/lenticulaire, spirale et compacte. L’axe horizontal à gauche montre la luminosité des galaxies, et l’axe vertical leur couleur optique g-r. La couleur ultra-violette NUV-r a été ajoutée comme 3e axe, et le diagramme 3D a été tourné pour une meilleure visibilité, de sorte que la nouvelle dimension NUV-r s’étend de gauche à droite dans l’image. La relation étroite des 200 000 galaxies est montrée en rouge et jaune, tandis que les différents symboles correspondent aux exceptions (

Le fait que dans l’espace 3D couleur-couleur-magnitude, les galaxies sont distribuées autour d’une surface permettra aux astronomes de classifier et de déterminer les distances de millions de galaxies uniquement par imagerie. Il devient maintenant possible de déterminer la morphologie, i.e. spirale ou elliptique, de galaxies distantes non-résolues dont seul le flux peut être mesuré. Une autre application importante est de mieux comprendre le zoo entier des espèces de galaxies : certains types de galaxie sont considérés comme rares, comme les galaxies elliptiques compactes, et sont faciles à repérer comme exception de cette relation universelle. Il pourrait y avoir d’autres applications dans l’astronomie extragalactique, comme la sélection des galaxies d’amas avec un ensemble de données minimaliste.

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