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Les amas de galaxies comme l’amas de la Vierge peuvent contenir plus de 1 000 galaxies de nature très variées : aux côtés de galaxies elliptiques géantes et de grandes galaxies spirales semblables à notre Voie lactée, on trouve des myriades de galaxies plus petites. Parmi elles, des galaxies naines, qui peuvent être elliptiques ou irrégulières, et dont certaines possèdent en leur cœur un noyau d’étoiles plus dense.

Mais aussi des galaxies naines ultra-compactes (appelés UCDs pour Ultra Compact Dwarf galaxies), connues depuis une vingtaine d’années, et qui font partie des groupements stellaires les plus denses de l’Univers. Plus compactes que les autres galaxies de masse similaire, mais un peu plus grandes que les amas globulaires – les objets auxquels elles ressemblent le plus – les UCDs ont défié toute classification.

Eliminer toutes les galaxies d’arrière-plan de leurs échantillons

L’idée que les UCD sont des vestiges de galaxies naines perturbées a été proposée depuis leur découverte il y a plus de vingt ans. Cependant, les recherches antérieures n’ont pas révélé la grande population de galaxies en transition que l’on s’attendrait à trouver. Une équipe internationale d’astronomes a donc mené une recherche systématique de ces objets de stade intermédiaire autour de l’amas de la Vierge, un groupe de milliers de galaxies dans la direction de la constellation de la Vierge.

L’équipe impliquant des astronomes strasbourgeois a combiné des images de l’amas de la Vierge prises avec le télescope Canada-France-Hawaii avec des mesures spectroscopiques de suivi au télescope Gemini North, situé près du sommet du Maunakea à Hawaii pour distinguer les UCD entourés d’une enveloppe d’étoiles des galaxies normales situées plus loin, au-delà de l’amas de la Vierge. Ces observations ont permis aux astronomes d’éliminer toutes les galaxies d’arrière-plan de leurs échantillons.

Les premiers stades du processus de transformation

Dans cette vaste étude, on trouve de nombreuses galaxies naines contenant des amas d’étoiles centraux ultra-compacts. Ces galaxies représentent les premiers stades du processus de transformation et suggèrent qu’une fois que les galaxies massives voisines auront dépouillé ces galaxies naines de leurs couches externes d’étoiles et de gaz, il restera un objet identique aux amas d’étoiles ultra-compacts qui ont déjà été identifiés à un stade avancé.

Les chercheurs ont également trouvé de nombreux objets entourés d’enveloppes stellaires très étendues et diffuses, ce qui indique qu’ils sont actuellement en pleine transition à mesure que leurs étoiles et leur matière noire sont éliminées. Dans son vaste échantillon, l’équipe a identifié des objets à plusieurs autres stades du processus d’évolution qui, mis en séquence, racontent une histoire convaincante de la morphologie des UCD. En outre, presque tous les candidats se trouvaient à proximité de galaxies massives, ce qui suggère que leur environnement local joue un rôle important dans leur formation.

• Retrouvez l'actualité originale sur le site de l'Observatoire astronomique de Strasbourg et la publication dans Nature