NGC 2903 (et NGC 2905), une barre demi-molle ?

NGC 2903 (= PGC 27077 = CG 1861) est une galaxie spirale de magnitude 9,0 du Lion, découverte le 16 novembre 1784 par William Herschel. Per Dreyer la décrit comme "considérablement brillante, très grande, étendue, progressivement beaucoup plus lumineuse au centre, marbrée mais non résolue. Sud-ouest de 2’’ ». Elle contient NGC 2905, qui est une région de formation d’étoiles près du bord nord-est de NGC 2903. Per Dreyer décrit NGC 2905 (= CG 1863 = JH 604.2 comme "très pâle, considérablement grande, ronde, assez soudainement brillante au milieu, tachetée mais non résolue. Nord-est de 2’’ ». De type type SAB (rs) bc, elle présente une barre symétrique forte (quoique, cf. infra) et est considérée comme typique de cette classe de galaxies.

 

En se fondant sur une vitesse de récession de 550 km/s, NGC 2903 se trouve à environ 25 millions d'années-lumière, ce qui est en accord avec les estimations de distances indépendantes du redshift de 20 à 40 millions d'années-lumière. Compte tenu de sa taille apparente de 11,8 x 4,5 arcmin, elle ferait environ 85 000 années-lumière de large.

NGC 2903 et PGC 27115 (= UGC 5086), acquisitions entre le 1 et le 13 janvier 2019. Nerpio.

C11 Edge HD, réducteur de focale Célestron x 0.72, ATIK 4000 MM, Paramount ME

Logiciels CCD AP, MaximDL et Pixinsight (sans PhotoShoping)

Poses unitaires de 150 secondes. 84L 15B 17R soit 4H50 de pose au total.

 

 

Astrométrie par PI :

Résolution de 0.387 arcsec/px

Field of view : 24' 17.7" x 25' 25.9"

Image center RA : 09 32 10.004 Dec : +21 29 54.97

NGC 2903 est une galaxie à sursaut de formation d’étoiles. Ces galaxies (Starbust galaxies) sont de puissantes sources d'émission de rayons X en raison de leur activité de formation d'étoiles accrue. Les galaxies au stade de sursaut de formation d’étoiles sont communes dans l’Univers à toutes les échelles de distance. Partageant possiblement le même processus d'émission de rayons X, il est donc intéressant de les étudier dans l’Univers local.  NGC 2903 étant grande et proche (8,9 Mpc), elle apparaît donc référencée dans plus de 900 publications, avec des études dans toutes les longueurs d’onde, incluant optique, radio et infrarouge (sa luminosité infrarouge est estimée à ∼ 9,1 × 10^9 Lʘ entre 8–1000 μm !). Les études en proche infra-rouge de cette galaxie ont confirmé qu’une quantité considérable de formation d’étoiles se produisait au sein des points chauds (hot spots) de la région du noyau.

L’étude de l’émission de rayons X dans les galaxies barrées présente un intérêt particulier car elles représentent une classe de spirales qui semblent fréquemment traverser des épisodes de sursauts de formation d’étoiles, entraînant l’apparition de noyaux de formations d’étoiles répartis le long de leur barre et dans leurs régions circumnucléaires, les barres étant souvent invoquées comme un élément de « carburant » dans la formation d’étoiles nucléaires et circumnucléaires.

 

D’ailleurs, de manière plus générale, les barres sont à considérer comme des ondes de densité qui peuvent se développer spontanément dans un disque galactique soumis à sa propre gravitation. Toute la matière participe à cette instabilité gravitationnelle (gaz interstellaire et étoiles). Un disque est d’autant plus instable qu’il est "froid", c’est-à-dire que sa dispersion de vitesses (ou mouvements désordonnés) est faible, et sa vitesse de rotation (mouvement ordonné) est forte. La barre est une perturbation qui brise la symétrie axiale du disque galactique, et par là crée des forces gravitationnelles tangentielles. Ces forces résultent en couples de torsion sur les bras spiraux de la galaxie, et aident à transférer le moment cinétique du gaz interstellaire vers l’extérieur, ce qui permet à une grande masse de gaz de « tomber » vers le centre. L’action de la barre est donc de provoquer des flambées de formation d’étoiles dans le centre des galaxies lorsque ceux-ci sont alimentés en gaz. De nombreux travaux ont montré ces dernières années comment l’accumulation de masse vers le centre détruisait progressivement la barre. En effet, la concentration de masse et la formation d’un bulbe stabilisent le disque qui est alors moins soumis à sa propre gravitation.

Les barres seraient donc l’agent de leur propre destruction, puisque c’est sous leur action qu’a lieu la concentration de masse.

Mais pour en revenir aux Starbust Galaxies, les différents phénomènes énergétiques détectés dans les galaxies à sursaut de formation d’étoiles à rayons gamma de haute énergie se manifestent notamment par leurs caractéristiques spectrales X complexes. Aux basses énergies (≤2 keV), le spectre est dominé par la contribution d'un plasma diffus (à basse température, kT ≤ 1 keV) qui provient principalement du réchauffement par choc provoqué par l'interaction du vent chaud de basse densité avec le milieu interstellaire ambiant de haute densité et, dans une moindre mesure, du vent galactique. À des énergies plus élevées (2–10 keV), le spectre semble être dominé par l’émission à partir de sources binaires de rayons X (XRB), dont les sources primaires sont principalement des étoiles à neutrons.

Dans le cas de NGC 2903, l’étude du rayonnement X montre une galaxie avec une émission étendue dans la bande des rayons X mous (0,1–2,4 keV) associée à une activité de formation stellaire accrue dans la région nucléaire et dans le disque, disque où la contribution est plus significative.

Il est connu six radiosources en son sein, décelables dans la plage de 0,3 à 10,0 keV et situées à D25 du disque optique, ce qui est compatible avec la présence de gaz ionisé par collision, typique des galaxies à sursaut de formation d’étoiles.

 

En rouge, l'emplacement des 6 sources détectées par les rayons X et en bleu les contours correspondant à l'émission optique de NGC 2903.

Le nord est en haut et l'est est à gauche.

Une étude HI au radio-télescope d’Arecibo (qui cherchait la présence de compagnons opaques dans l’optique de la détection de la masse manquante, en cherchant d'éventuels « compagnons satellites manquants» ) a mis en évidence une enveloppe HI autour de NGC 2903 beaucoup plus importante que ce qui avait observé auparavant, s'étendant à au moins 3 fois le diamètre de la galaxie « optique », ainsi qu'un unique compagnon HI, N2903-HI-1, qui présente une contrepartie optique réduite. Ce compagnon optique est probablement une galaxie naine avec une masse stellaire approximativement égale à sa masse HI, le HI étant contenu dans une enveloppe environ 8 fois plus grande que sa contrepartie optique. L’estimation de sa masse dynamique est de 3 × 10^8 M⊙. Avec la galaxie sphéroïdale naine UGC 5086, ce compagnon porte à deux le nombre de galaxies compagnes connues pour NGC 2903, UGC 5086 ayant une masse totale probablement comparable à N2903-HI-1.  Or les scénarios ΛCDM (plus précisément le modèle Voie Lactée) prévoient 15 compagnons pour une galaxie de type Voie Lactée avec des masses supérieures à 3 × 10^8 M⊙. Or, compte tenu de la sensibilité de détection HI d’Arecibo, les auteurs de l’étude notent que si les compagnons de NGC 2903 contenaient seulement 1% de HI par rapport à leurs masses totales, ils auraient dû en détecter 230. Et donc, si ces « compagnons » existent comme prévu dans les modèles, soit ils ne contiennent pas de HI appréciable, soit il s’agit d’amas sombres sans étoiles ou de galaxies naines sphéroïdes à dominante de matière noire à très faible luminosité.

a modélisation des champs de vitesse non circulaires de HI et de Hα au sein de NGC 2903 (à travers  les mesures de la cinématique de la teneur en gaz neutre et en gaz ionisé, la manière dont celles-ci sont liées à la formation d'étoiles dans la galaxie ainsi que de la vitesse de rotation, l'inclinaison et l'angle de position du HI) révèlent un champ de vitesse typique d'une galaxie à disque à la fois en HI et en Hα avec des mouvements non circulaires allant jusqu'à 10 km/s en HI et jusqu'à 25 km/s en Hα, et des accélérations pouvant aller jusqu’à 50 km/s liées aux mouvements de diffusion intra-barre.


Toutefois, les observations montrent plusieurs anomalies :

 

  1.   Il existe un décalage de 3 arcsec (∼ 125 pc) entre les pics d'intensité Hα et les profils de vitesse non circulaires. Ces pics marquent l'augmentation des mouvements non circulaires vers les régions HII extérieures.
  2.   Le champ de vitesse HI révèle une nette asymétrie entre la partie de la galaxie qui se rapproche et celle qui s’éloigne ; la courbe de rotation est asymétrique, un déphasage systématique étant présent entre les deux parties de la galaxie dans l’angle de position en fonction du rayon, ainsi qu’une différence d’amplitude dans la région interne. Les courbes de vélocité HI non circulaires démontrent également une différence d'angle de position entre le bord fuyant et le bord en approche.
  3.  Enfin, bien que souvent décrite comme « forte », la barre de NGC 2903 n’en présente pas les caractéristiques typiques, avec des bandes de poussière larges et interrompues, et une absence de gradients forts et de chocs.  Ces résultats suggèrent que, bien que la barre de NGC 2903 soit classée comme « forte » en utilisant l’imagerie à large bande, l’imagerie dynamique indique une barre « plus faible » (Ces résultats évoquant d’ailleurs que les mesures à large bande semblent incomplètes pour déterminer la résistance d'une barre, ou du moins ne sont pas suffisantes pour prédire le comportement dynamique du gaz dans son environnement).

Ces anomalies suggèrent que NGC 2903 a probablement rencontré un petit compagnon qui a modifié sa dynamique, expliquant à la fois les atypies dans la barre et dans la dynamique de la formation d'étoiles au sein de la barre de NGC 2903 (plutôt que par une simple évolution séculaire).

Sources :

 

XMM-Newton observations of the hot spot galaxy NGC 2903. D. Pérez-Ramírez, M. D. Caballero-García, J. Ebrero and S. Leon. A&A 522, A53 (2010)

 

ΛCDM satellites and H I companions — the arecibo alfa survey of ngc 2903. W. Van Driel, M. E. Putman, E. Momjian, E. Brinks , W. J. G de Blok,B.S. Koribalski, J. Davies,B. Catinella, S.M. Linder, G. Hoffman, M.P. Haynes, R. Giovanelli, J.A. Irwin, K. Spekkens. The Astrophysical Journal, Volume 692, Issue 2, pp. 1447-1463 (2009)

 

A comprehensive study of the star-formation along the strong NGC 2903 bar. A study from the far-ultraviolet to the radio. G. Popping. 2010

Page créée le 23/01/2019