Les galaxies disques actuelles présentent souvent des disques minces et épais distincts. Les mécanismes de formation des deux disques et le moment de leur début restent des questions ouvertes. Pour répondre à ces questions, les astronomes ont analysé un échantillon statistique de 111 galaxies de disque Edge-on à diverses périodes – il y a jusqu’à 11 milliards d’années, soit environ 2,8 milliards d’années après le Big Bang – en utilisant des données d’archives du télescope spatial NASA / ESA / CSA James Webb.
Les galaxies de disque actuel contiennent souvent un disque extérieur épais et rempli d’étoiles et un disque mince d’étoiles intégré.
Par exemple, le disque épais de Milky Way a environ 3 000 années-lumière et son disque mince a environ 1 000 années-lumière d’épaisseur.
Mais comment et pourquoi ces structures à double disque se forment-elles?
«Notre mesure unique de l’épaisseur des disques à un shift rouge élevé, ou parfois dans l’univers précoce, est une référence pour l’étude théorique qui n’était possible qu’avec Webb», a déclaré le Dr Takafumi Tsukui, astronome de l’Université nationale australienne.
«Habituellement, les étoiles de disque épaisses plus âgées sont faibles, et les jeunes étoiles de disque mince surpassent toute la galaxie.»
« Mais avec la résolution de Webb et la capacité unique de voir à travers la poussière et de mettre en évidence de petites étoiles vieilles, nous pouvons identifier la structure à deux disques des galaxies et mesurer leur épaisseur séparément. »
En analysant 111 cibles à bord sur le temps cosmologique, les astronomes ont pu étudier les galaxies à disques uniques et les galaxies à double disque.
Leurs résultats indiquent que les galaxies forment d’abord un disque épais, suivi d’un disque mince.
Le moment du moment où cela a lieu dépend de la masse de la galaxie: les galaxies à un seul disque à haute masse sont passées à des structures à deux disques il y a environ 8 milliards d’années.
En revanche, les galaxies à faible disque à faible masse ont formé leurs disques minces intégrés plus tard, il y a environ 4 milliards d’années.
« C’est la première fois qu’il est possible de résoudre des disques stellaires minces à un décalage vers le rouge plus élevé », a déclaré le Dr Emily Wisnioski, également de l’Université nationale australienne.
« Ce qui est vraiment nouveau, c’est découvrir lorsque de minces disques stellaires commencent à émerger. »
« Voir de minces disques stellaires déjà en place il y a 8 milliards d’années, ou même plus tôt, était surprenant. »
Pour expliquer cette transition d’un disque unique et épais à un disque épais et mince, et la différence de synchronisation pour les galaxies de haute et basse masse, les chercheurs ont regardé au-delà de leur échantillon de galaxie à bord initial et ont examiné les données montrant le gaz en mouvement à partir du réseau ATACAMAGAME à grande millimètre / submimilimètre (ALMA) et des surveillance au sol.
En prenant en considération le mouvement des disques de gaz des galaxies, ils ont constaté que leurs résultats s’alignent sur le scénario de «disque de gaz turbulent» – l’une des trois hypothèses majeures qui ont été proposées pour expliquer le processus de formation de disques épais et minces.
Dans ce scénario, un disque de gaz turbulent dans l’univers précoce provoque une formation d’étoiles intenses, formant un disque stellaire épais.
À mesure que les étoiles se forment, elles stabilisent le disque de gaz, qui devient moins turbulent et, par conséquent, plus mince.
Étant donné que les galaxies massives peuvent convertir plus efficacement le gaz en étoiles, elles s’installent plus tôt que leurs homologues de faible masse, résultant en la formation antérieure de disques minces.
« Bien que cette étude distingue structurellement les disques minces et épais, il y a encore beaucoup plus que nous aimerions explorer », a déclaré le Dr Tsukui.
«Nous voulons ajouter le type d’informations que les gens obtiennent généralement pour les galaxies voisines, comme le mouvement stellaire, l’âge et la métallicité.»
Les résultats ont été publiés dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
