Le cannibalisme galactique généralisé du Quintette de Stephan scruté par le CFHT

Lundi, 5 février 2018

Une image multi-couleur extrêmement profonde du Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT) apporte une nouvelle lumière sur la manière dont s'est formé ce célèbre groupe de 5 galaxies en cours de collision. Elle révèle des structures qui avaient jusqu'à présent échappé aux observateurs, en particulier la présence d'un halo rouge très étendu, constitué de vieilles étoiles, et centré sur une galaxie elliptique, NGC 7317, dont le rôle dans la dynamique de la collision avait été totalement ignoré dans les études précédentes. Ces résultats viennent d'être publiés dans la revue Monthly notices of the Royal Astronomical Society par une équipe de l'Observatoire astronomique de Strasbourg, du département d'astrophysique du CEA et de l'Observatoire de Lund (Suède).

L'image complète grand champ, capturée par la caméra MegaCam de 380 Mpx, et centrée sur la galaxie spirale proche NGC 7331, était initialement destinée à illustrer l'édition 2018 du calendrier du CFHT. Elle présente un grand nombre de structures galactiques et extragalactiques, certaines étendues et de très faibles brillances de surface, dont des filaments de poussières d'avant-plan (des cirrus de la Voie Lactée). L'attention des chercheurs s'est toutefois focalisée sur une concentration compacte de galaxies, présente dans ce champ mais bien plus distante à l'arrière plan de NGC 7331: il s'agit du fameux Quintette de Stephan, du nom de l'astronome français Édouard Stephan qui l'a observé pour la première fois.

Ce groupe compact de 5 galaxies spirales et elliptiques (en excluant une spirale, en apparence liée au système, mais bien située à l'avant plan, à la même distance que la galaxie massive NGC 7331), qui a été immortalisé par le télescope spatial Hubble avec une image devenue iconique, sert de prototype aux astrophysiciens pour étudier l'évolution collective des galaxies, soumises à toutes sortes de processus: interactions et collisions lentes, formant de multiples queues dites de marée, choc galactique à grande vitesse, balayage du gaz, flambée de formation stellaire et d'amas intergalactique.
A terme ce phénomène de cannibalisme galactique généralisé devrait aboutir à la formation d'une galaxie elliptique géante. A cause de ces spécificités, le Quintette de Stephan a été l'objet d'un grand nombre d'études basées sur les observations multi-longueur d'onde mais aussi sur les simulations numériques. La détection par le CFHT d'un halo rouge formé de vieilles étoiles et centré sur une galaxie qu'on pensait inerte ou récemment arrivée, la galaxie elliptique NGC 7317, implique que au contraire cette dernière interagit depuis très longtemps avec les autres membres du groupe. Le Quintette de Stephan serait donc bien plus âgé qu'on ne l'imaginait. Les modèles de formation et d'évolution de ce système emblématique devront donc être révisés.
Ce travail illustre le regain d'intérêt que connaît actuellement l'imagerie profonde optique tournée vers les galaxies proches. Plusieurs programmes d'observation, dont plusieurs réalisés au CFHT qui est particulièrement bien adapté pour ces études, s'attachent à reconstruire l'histoire passée des galaxies grâce à la détection dans leur environnement de structures faibles et étendues, une technique connue sous le nom d'archéologie galactique.
Chaque année le CFHT produit en collaboration avec l’éditeur italien Coelum un calendrier "Hawaiian Starlight" sur la base de belles images du ciel capturées par MegaCam. Ces images résultent d'observations dédiées obtenues grâce à du temps discrétionnaire du directeur lorsque les conditions atmosphériques, en particulier la stabilité de l’atmosphère sur le site d'observation du Maunakea, ne se prêtent pas aux observations scientifiques. Certaines de ces images peuvent parfois se révéler être d'un grand intérêt scientifique comme c'est le cas ici pour le Quintette de Stephan. 

Champ complet de l´image CFHT-MegaCam dans les longueur d'ondes optique (un fort contrast et saturation révèle la nature des divers composants). Image: CFHT/Coelum, Jean-Charles Cuillandre (CFHT/CEA Saclay/Obs. de Paris) & Giovanni Anselmi (Coelum).
Contact(s):
  • Pierre-Alain Duc, Observatoire astronomique de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg)
    pierre-alain [dot] duc [at] astro [dot] unistra [dot] fr, 03 68 85 24 10

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