Variation systématique de la fonction initiale de masse (IMF) dans les galaxies elliptiques

La détermination de la masse stellaire d’une galaxie est toujours entachée d’incertitudes. Pourtant il y a beaucoup d’enjeu à la connaître : d’abord, connaissant la luminosité des étoiles, qui est observée dans diverses couleurs, on en déduit le rapport Masse sur Luminosité, ou M/L, qui dépend de la nature des étoiles, de leur âge, de leur métallicité, de leur distribution en masse. On peut ainsi remonter à l’histoire de la formation d’étoiles dans la galaxie. D’autre part, connaissant la masse dynamique de la galaxie, dérivée du champ de vitesses des étoiles, on peut déterminer la masse manquante, donc la quantité de matière noire dans la galaxie en fonction du rayon, par soustraction de la masse stellaire à la masse totale. Dans les galaxies elliptiques ou lenticulaires, possédant très peu de gaz interstellaire, la masse dynamique est dominée par la masse stellaire, la masse noire ne représentant que quelques pourcents. Ceci est donc favorable pour mesurer la masse stellaire. Toutefois, ces galaxies de type "précoce" sont animées de mouvements aléatoires plus que de rotation, et il est difficile de modéliser le champ de vitesses, dominé par la dispersion. La détermination de la masse dynamique demande alors un modèle plus sophistiqué.

L’étude que vient de publier l’équipe internationale, s’attache à modéliser de façon très détaillée et précise un grand échantillon de 260 galaxies de ce type, dont on voit quelques exemples dans la Figure 1. Ils disposent des champs de vitesses à 2D obtenus sur le télescope William Herschel des iles Canaries, et de la photométrie multi-couleur homogène du SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Ils ont fait varier un grand nombre de paramètres dans la modélisation du champ de vitesses, incluant la quantité et la distribution de la matière noire, inclinaison, anisotropie des vitesses. Le principal résultat est que, non seulement le rapport M/L est différent dans chaque galaxie, mais aussi la fonction IMF ne peut pas être universelle, et doit varier d’une galaxie à l’autre, et notamment être différente entre galaxies elliptiques et spirales. Les spirales auraient en proportion moins d’étoiles de petite masse, qui ont peu de luminosité, alors que les elliptiques au contraire auraient beaucoup plus d’étoiles de petite masse. Beaucoup d’études avaient essayé de montrer la non universalité de l’IMF, mais n’avaient pas eu assez de données pour conclure de façon convaincante.

Dernière modification le 21 décembre 2021