Le spectrographe WEAVE commence l’étude de la formation et de l’évolution des galaxies

Plus de 500 astronomes de toute l’Europe, dont des membres d’universités et de centres de recherche catalans – l’UPC et l’ICCUB – ont conçu et planifié un total de cinq ans de fonctionnement pour le spectrographe WEAVE, un instrument puissant récemment installé à l’observatoire des îles Canaries .

Combiné aux mesures de Gaia, il permet d’étudier un large éventail de cas en science stellaire et galactique. Les premières observations montrent des aspects inédits de la collision entre les galaxies au cœur du Quintette de Stephan, à 280 millions d’années-lumière de la Terre.

Le groupe de télescopes Isaac Newton (ING) et l’équipe d’instruments WEAVE ont présenté des observations de première lumière avec le spectrographe WEAVE. Il s’agit d’un puissant spectrographe multifibre de nouvelle génération du télescope William Herschel (WHT) de l’observatoire du Roque de los Muchachos (La Palma, îles Canaries), qui a été lancé récemment et génère déjà des données de haute qualité.

Des astronomes de toute l’Europe ont prévu huit relevés d’observation avec WEAVE, y compris des études sur l’évolution stellaire, la Voie lactée, l’évolution des galaxies et la cosmologie. Avec le satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne, WEAVE sera utilisé pour obtenir des spectres de plusieurs millions d’étoiles dans le disque et le halo de notre galaxie, et ainsi faire de l’archéologie de la Voie lactée.

Les galaxies proches et lointaines seront étudiées pour connaître l’histoire de leur croissance. Les quasars seront utilisés comme balises pour cartographier la distribution spatiale et l’interaction du gaz et des galaxies lorsque l’univers n’avait qu’environ 20 % de son âge actuel.

Observations à la première lumière : les galaxies du Quintette de Stephan

WEAVE a ciblé NGC 7318a et NGC 7318b, deux galaxies au centre du Quintette de Stephan. Ses galaxies, dont quatre sont à 280 millions d’années-lumière de la Terre, entrent en collision les unes avec les autres, fournissant un excellent laboratoire de près pour étudier les conséquences des collisions de galaxies et leur évolution ultérieure.

Les premières observations lumineuses ont été réalisées avec le réseau de fibres appelé Large Integral Field Unit (LIFU), l’un des trois systèmes de fibres de WEAVE. Lors de l’utilisation du LIFU, 547 fibres optiques très compactes transmettent la lumière d’une zone hexagonale du ciel au spectrographe, où elle est analysée et enregistrée.

Le LIFU de WEAVE a mesuré un grand nombre de spectres individuels des deux galaxies centrales du Quintette de Stephan et de leur environnement, examinant l’intensité des couleurs de leur lumière, de l’ultraviolet au proche infrarouge. Entre autres informations, ces spectres révèlent des détails essentiels pour étudier les processus de collision, tels que le mouvement et la distribution des étoiles et des gaz, ainsi que leur composition chimique. À partir de ces données, nous pouvons apprendre comment les collisions de galaxies transforment les autres galaxies du groupe.

Le directeur d’ING, Marc Balcells, explique que leur objectif est “d’installer un instrument unique qui nous permettra de mener des recherches astronomiques de pointe. Cela a été fantastique de recevoir le soutien financier des agences nationales de recherche des trois pays partenaires d’ING (Royaume-Uni, Espagne et Pays-Bas) et des contributions d’autres pays non-ING (France et Italie).”

“Nous sommes heureux de démontrer que la partie LIFU de WEAVE fonctionne non seulement, mais produit des données de haute qualité. Les télescopes ING continueront à fournir des résultats à fort impact scientifique dans les années à venir. Nous sommes impatients d’annoncer bientôt la première lumière événements pour les autres modes d’observation, qui sont actuellement dans la phase finale d’étalonnage.”

WEAVE, un spectrographe nouvelle génération

Le spectrographe WEAVE utilise des fibres optiques pour collecter la lumière des objets célestes et la transmet à un spectrographe qui sépare la lumière selon ses différentes longueurs d’onde. Il peut fonctionner à deux résolutions spectrales différentes, qui sont utilisées pour mesurer les vitesses des objets dans la ligne de visée (en utilisant l’effet Doppler) et pour déterminer leur composition chimique.

La polyvalence de WEAVE est l’un de ses principaux atouts. Alors que le mode LIFU contient des centaines de fibres dans une distribution compacte, essentielle pour l’imagerie de zones étendues du ciel, dans le mode MOS, environ un millier de fibres individuelles peuvent être placées (par deux robots) pour collecter simultanément la lumière des étoiles, des galaxies ou des quasars. Au cours des cinq premières années de fonctionnement, les spectres de millions d’étoiles et de galaxies individuelles doivent être obtenus, un objectif qui peut être atteint grâce à la capacité du spectrographe à observer autant de corps à la fois.

Contribution catalane au spectrographe

Le projet implique des scientifiques de l’Institut des sciences du cosmos de l’Université de Barcelone (ICCUB) et de l’Universitat Politècnica de Catalunya—BarcelonaTech (UPC). L’Institut d’études spatiales de Catalogne (IEEC) y participe avec des chercheurs des unités ICCUB et UPC.

Dès le début du projet, ces institutions catalanes ont travaillé sur la définition de ses objectifs scientifiques et la sélection des objets à observer – des étoiles à divers stades d’évolution aux amas d’étoiles – ainsi que l’échantillonnage des quasars, extrêmement brillants et galaxies à noyaux actifs très éloignées.

Plus précisément, deux chercheurs de l’ICCUB-IEEC, Maria Monguió et Mercè Romero-Gómez, et le chercheur de l’UPC Roberto Raddi, du Département de physique, qui est professeur à l’École de télécommunications et d’ingénierie aérospatiale de Castelldefels (EETAC), sont membres de l’International des groupes de travail sur les étoiles jeunes, l’archéologie galactique et les naines blanches qui composent l’équipe de scientifiques chargée de planifier les observations.

Teresa Antoja et Ignasi Pérez-Ràfols, également de l’ICCUB-IEEC, co-dirigent les équipes de recherche responsables respectivement de la dynamique des disques galactiques et des quasars.

Roberto Raddi, commentant la contribution de l’UPC, déclare : “Notre équipe contribuera à l’étude de quelque 100 000 naines blanches précédemment observées par Gaia, et découvrira les secrets des dernières étapes évolutives des étoiles semblables au Soleil, y compris le sort de leurs systèmes planétaires, et les mécanismes menant aux explosions de supernova dans les systèmes binaires avec des naines blanches.”

Maria Monguió, de l’ICCUB-IEEC, explique : « Après des années de préparation, nous espérons pouvoir bientôt obtenir les premiers spectres d’étoiles dans le disque de notre galaxie. La quantité et la qualité des millions de spectres que nous espérons observer nous permettra, entre autres, d’analyser les régions de formation stellaire récente et de mesurer le mouvement des étoiles.Ces données, associées à celles fournies par la mission Gaia, permettront d’aborder des questions fondamentales sur la formation et l’évolution de l’étoile lactée. Chemin.”

L’ouvrage est publié sur le arXiv serveur de préimpression.