Prenez une toupie d'enfant et lancez-la sur une table. Elle tourne régulièrement, et toutes ses parties se déplacent dans la même direction. Maintenant, jetez une poignée de perles sur le sol et soufflez dessus : chaque perle partira dans sa propre direction. C'est à peu près ainsi que les astronomes distinguent deux types de grandes galaxies : les « toupies » (qui tournent vite) et les « perles » (lentes, avec un mouvement désordonné des étoiles).
Mais comment savoir à quel type appartient une galaxie lointaine ? On regarde généralement la vitesse de rotation des étoiles en son centre. Si elle dépasse un certain seuil, c'est une « toupie ». Si elle est inférieure, c'est une « perle ». Les auteurs de la nouvelle étude ont testé ces seuils à l'aide des simulations sur supercalculateur IllustrisTNG, où des galaxies virtuelles naissent et vivent selon les lois de la physique. Ils ont sélectionné des milliers de ces galaxies et les ont comparées aux données réelles obtenues par les télescopes MaNGA et ATLAS$^{3D}$.
Les simulations montrent également que les galaxies virtuelles sont en moyenne moins « toupies » que les galaxies réelles. Elles contiennent trop de systèmes à rotation intermédiaire et des « nuages » d'étoiles trop massifs autour du centre. C'est un signal important pour ceux qui améliorent les modèles informatiques de l'Univers.
Et pour finir : les auteurs ont trouvé un moyen d'estimer, à partir des observations, la proportion d'étoiles dans le halo lointain d'une galaxie — l'enveloppe diffuse qui l'entoure. Auparavant, cela nécessitait des mesures complexes ; désormais, la cinématique — ce fameux « tournoiement » et « frémissement » des étoiles — suffit. Certes, la méthode est encore un peu grossière, mais c'est un pas vers une vision plus volumique des galaxies.
Les simulations IllustrisTNG reproduisent un cube d'espace de plusieurs centaines de millions d'années-lumière de côté, et des millions de galaxies y naissent — des naines aux géantes.