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Galaxies qui ont fusionné avec la Voie lactée

Les collisions entre galaxies sont fréquentes dans le cosmos. Ils l’étaient encore plus il y a quelques milliards d’années, lorsque l’Univers était plus petit et plus dense. La plupart des grandes galaxies se sont donc développées en absorbant les plus petites. La Voie lactée n’échappe pas à cette règle. Lors d’une fusion, les étoiles de la plus petite galaxie sont assimilées par la plus grande galaxie mais conservent certaines caractéristiques qui peuvent leur permettre de se différencier, même longtemps après.

La contribution d’APOGEE à l’archéologie galactique

Afin de localiser ces étoiles qui ont des caractéristiques différentes des autres et proviennent d’une galaxie intrusive, il est nécessaire de surveiller simultanément des dizaines ou des centaines de milliers d’étoiles afin de calculer leurs vitesses respectives et éventuellement de déterminer également leur composition chimique. C’est ce que les grandes enquêtes cosmiques menées par exemple par le télescope spatial Gaia où le Sondage Sloan Digital Sky (SDSS) il utilise principalement le télescope dédié de 2,5 mètres situé à l’Observatoire Apache Point aux États-Unis. Le SDSS est dans sa quatrième phase opérationnelle depuis 2014. Il s’appuie notamment sur l’enquête APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment). “Il s’agit d’une étude spectroscopique qui observe des centaines de milliers d’étoiles dans la Voie lactée dans le proche infrarouge, nous permettant de percer la poussière et de voir plus profondément au cœur de notre galaxie.“expliquez-nous Danny Horta-Darrington de l’Université John Moores de Liverpool. “L’objectif principal d’APOGEE est de faire de l’archéologie galactique pour explorer l’histoire de l’assemblée et l’évolution de la Voie lactée“Il ajoute.

Au cours de la dernière décennie, APOGEE a mesuré les spectres de plus de 500 000 étoiles à travers la Voie lactée, y compris son noyau obscurci par la poussière interstellaire et inaccessible aux télescopes optiques. Parmi toutes ces stars, l’équipe de Danny Horta en a identifié quelques centaines qui avaient des compositions chimiques et des vitesses significativement différentes des autres. Leur présence ne peut s’expliquer que par leur appartenance à une autre galaxie progénitrice qui a fusionné avec la Voie lactée et a été baptisée Héraclès, du nom du héros grec, qui est aussi l’Hercule des Romains. “Nous pensons qu’Héraclès est le vestige d’une galaxie qui a fusionné avec la Voie lactée il y a longtemps, il y a environ 10 milliards d’années. Elle est enterré au centre de la Voie lactée et c’est pourquoi nous ne l’avions pas encore remarqué»explique l’astronome qui publie une étude sur ce sujet dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

cosmos, les collisions entre galaxies sont fréquentes. Ils l’étaient encore plus il y a quelques milliards d’années, lorsque l’Univers était plus petit et plus dense. La plupart des grandes galaxies se sont donc développées en absorbant les plus petites. La Voie lactée n’échappe pas à cette règle. Lors d’une fusion, les étoiles de la plus petite galaxie sont assimilées par la plus grande galaxie mais conservent certaines caractéristiques qui peuvent leur permettre de se différencier, même longtemps après.

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La contribution d’APOGEE à l’archéologie galactique

Afin de localiser ces étoiles qui ont des caractéristiques différentes des autres et proviennent d’une galaxie intrusive, il est nécessaire de surveiller simultanément des dizaines ou des centaines de milliers d’étoiles afin de calculer leurs vitesses respectives et éventuellement de déterminer également leur composition chimique. C’est ce que les grandes enquêtes cosmiques menées par exemple par le télescope spatial Gaia où le Sondage Sloan Digital Sky (SDSS) il utilise principalement le télescope dédié de 2,5 mètres situé à l’Observatoire Apache Point aux États-Unis. Le SDSS est dans sa quatrième phase opérationnelle depuis 2014. Il s’appuie notamment sur l’enquête APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment). “Il s’agit d’une étude spectroscopique qui observe des centaines de milliers d’étoiles dans la Voie lactée dans le proche infrarouge, nous permettant de percer la poussière et de voir plus profondément au cœur de notre galaxie.“expliquez-nous Danny Horta-Darrington de l’Université John Moores de Liverpool. “L’objectif principal d’APOGEE est de faire de l’archéologie galactique pour explorer l’histoire de l’assemblée et l’évolution de la Voie lactée“Il ajoute.

Au cours de la dernière décennie, APOGEE a mesuré les spectres de plus de 500 000 étoiles à travers la Voie lactée, y compris son noyau obscurci par la poussière interstellaire et inaccessible aux télescopes optiques. Parmi toutes ces stars, l’équipe de Danny Horta en a identifié quelques centaines qui avaient des compositions chimiques et des vitesses significativement différentes des autres. Leur présence ne peut s’expliquer que par leur appartenance à une autre galaxie progénitrice qui a fusionné avec la Voie lactée et a été baptisée Héraclès, du nom du héros grec, qui est aussi l’Hercule des Romains. “Nous pensons qu’Héraclès est le vestige d’une galaxie qui a fusionné avec la Voie lactée il y a longtemps, il y a environ 10 milliards d’années. Elle est enterré au centre de la Voie lactée et c’est pourquoi nous ne l’avions pas encore remarqué»explique l’astronome qui publie une étude sur ce sujet dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Il y a 10 milliards d’années, la Voie lactée ne ressemblait pas à ce qu’elle est aujourd’hui et était beaucoup plus petite. Il est difficile de savoir à quoi pourrait ressembler Héraclès mais “nNous pensons que l’interaction entre Héraclès et la Voie lactée a dû être un accident galactique relativement important, car nous suggérons qu’Héraclès représente environ un tiers de la masse totale du halo stellaire de la Voie lactée que nous voyons aujourd’hui.dit Danny Horta. Cela suggère que notre galaxie peut être inhabituelle, car la plupart des galaxies spirales massives similaires ont eu une enfance beaucoup plus calme.

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Film qui présente l’évolution d’une galaxie telle que la Voie lactée qui évolue sur 13 milliards d’années et grandit en absorbant d’autres galaxies. Crédit: Ted Mackereth basé sur les simulations EAGLE.

Cette fois c’est le Kraken qui a été grignoté

La collision galactique nouvellement identifiée n’est pas la première. “Au cours de la dernière décennie, plusieurs découvertes d’événements d’accrétion ont contribué à faire la lumière sur ce problème.“souligne Danny Horta. Parmi celles répertoriées récemment il y a” la saucisse “ainsi surnommée à cause de sa forme mais dont le vrai nom est Gaia-Encelade. C’est une galaxie naine qui a fusionné avec la nôtre il y a environ 11 milliards d’années (9 milliards d’années selon d’autres estimations incluses dans l’étude ci-dessous). Ou la galaxie du Sagittaire qui dans le passé s’est heurtée à plusieurs reprises avec la Voie lactée et qui pourrait en être à l’origine de la naissance du soleil. Ufaire plus de recherches rapporte également une collision datant d’il y a environ 11 milliards d’années avec une galaxie appelée Kraken, en référence au monstre marin. Elle est également publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society,

Découvert par des astronomes de l’Université deHeidelberg, Allemagne, Kraken a été identifié non pas sur la base de l’observation de centaines de milliers d’étoiles mais sur l’étude de 150 amas globulaires. Ce sont des groupes stellaires denses qui peuvent rassembler de 100 000 à plusieurs millions d’étoiles très anciennes en orbite autour du centre de la galaxie. Certains d’entre eux étaient attachés à des galaxies qui ont fusionné avec la Voie lactée. Grâce à une suite de simulations informatiques avancées utilisant aux réseaux de neurones, appelés E-MOSAIC, les scientifiques ont pu relier les âges, les compositions chimiques et les mouvements orbitaux de ces amas globulaires aux propriétés des galaxies progénitrices dans lesquelles ils se sont formés il y a plus de dix milliards d’années. Et donc, non seulement ils ont déterminé la masse de ces galaxies progénitrices, mais aussi quand elles ont fusionné avec la nôtre. C’est ainsi que les chercheurs ont découvert l’existence du Kraken, dont la collision était passée inaperçue jusqu’à présent.

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Arbre généalogique de la Voie lactée. Crédits: D. Kruijssen.

Les travaux des astronomes allemands ont identifié ou confirmé 5 événements de collision, il y a entre 6 et 11 milliards d’années, avec de grandes galaxies contenant plus de 100 millions d’étoiles et dix avec des galaxies plus petites contenant au moins 10 millions d’étoiles. Cela les a amenés à compiler ce premier «arbre généalogique» de la Voie lactée. Ce n’est pas définitif, d’autres collisions sont encore sans doute invisibles, et les périodes prévues pour ces événements pourraient être réévaluées en fonction de nouvelles observations.

Des millions de nouvelles étoiles

Lorsque deux galaxies fusionnent, de grands bouleversements se produisent. Compte tenu des distances entre les étoiles, le risque de collision frontale de deux étoiles est minime. Cependant, les gaz des deux galaxies interagissent et se réchauffent une augmentation lente et prolongée de la formation d’étoiles. Si les deux études précitées s’intéressent au passé de la Voie lactée, ce mouvement imminent des galaxies est toujours d’actualité: la galaxie Sagittaire n’est pas encore devenue membre à part entière de notre galaxie, cela devrait être fait d’ici 100 millions d’années. Et dans encore plus longtemps, environ 4 milliards d’années, le Galaxie d’Andromède et la Voie lactée se heurtera de front. De cette rencontre naîtront des centaines de millions de nouvelles étoiles et une immense galaxie ovoïde issue de la fusion.

Delphine Perrault

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