De possibles restes d’une galaxie naine dans le halo de la Voie lactée

fornax galaxy
Distante d’environ 450.000 années-lumière, la galaxie du Fourneau est une des galaxies naines capturées par les forces gravitationnelles de la Voie lactée. Son destin est de se fondre dans notre grande communauté galactique — Crédit : ESO, DSS2

Dans le halo de la Voie lactée, des astronomes ont repéré 13 étoiles dont les mouvements particuliers pourraient trahir une appartenance à une galaxie naine, aujourd’hui démantelée. Il pourrait s’agir des restes d’une collision opérée il y a quelques milliards d’années.

Une galaxie spirale comme la nôtre, la Voie lactée, concentre l’essentiel de ses troupes – étoiles (environ 200 milliards de masses solaires), gaz et poussière – dans un disque de 100.000 années-lumière de diamètre, boursoufflé au centre (le bulbe galactique). Le halo est la gigantesque sphère (peut-être 300.000 années-lumière de rayon) qui l’enveloppe. Dans ces régions lointaines, la densité de population stellaire y est beaucoup plus faible que dans le disque où, pour rappel, nous nous trouvons, à quelque 26.000 années-lumière du centre.

Depuis la Terre et des observatoires spatiaux comme Hubble, situés dans sa proche banlieue, des astronomes qui s’interrogent sur les origines et l’évolution de notre galaxie, tout en essayant de reconstituer le plus fidèlement possible sa structure, recherchent et scrutent les étoiles situées dans les limbes de la Voie lactée. Pour les chercheurs, il est question de les caractériser et de détailler leurs vélocités. L’idée est que, à de si grandes distances, leurs orbites lentes (c’est la même chose que dans notre Système solaire : la révolution de la lointaine Pluton est beaucoup plus lente que celle de Mercure, proche du Soleil) conservent encore celles de leurs origines.

Le spectre d’une coquille

Voici trois ans, profitant d’observations par Hubble de notre grande voisine, la galaxie d’Andromède, l’équipe d’Alis Deason (de l’université de Californie) avait établi le mouvement d’une douzaine d’étoiles, au premier plan, appartenant à notre halo galactique. Leur enquête a indiqué qu’elles se situent approximativement à 65.000 années-lumière du bulbe central, aux limites entre le halo interne et externe.

« Regarder le mouvement des étoiles devant la face de galaxies revient à regarder depuis la Terre, pousser des cheveux sur la surface de la Lune » commente Puragra Guha Thakurta, de l’université de Californie. Et bien, armé de patience et d’une vision perçante, cela devient possible.

Souhaitant aller plus loin et compléter les représentations spatiales de ces 13 étoiles, Emily Cunningham, également de l’université de Californie à Santa Cruz, et ses collaborateurs, ont ajouté une dimension en extrayant de leurs spectres, des données sur leurs déplacements le long de la ligne de mire.

Il leur est alors apparu, de par le mouvement propre de ces étoiles, qu’elles ébauchent une structure en forme de coquille. Si cela se confirme à travers des observations ultérieures, il pourrait s’agir alors, comme l’indique l’auteure principale de cette étude, « d’une relique d’un événement d’accrétion du passé ».

Les mouvements de 13 étoiles du halo de la Voie lactée, étudiés alors qu’elles se déplacent devant la galaxie d’Andromède, suggèrent qu’elles appartiennent aux restes d’une galaxie naine — Crédit : NASA, ESA, A. Feild

Les mouvements de 13 étoiles du halo de la Voie lactée, étudiés alors qu’elles se déplacent devant la galaxie d’Andromède, suggèrent qu’elles appartiennent aux restes d’une galaxie naine — Crédit : NASA, ESA, A. Feild

Quel est le profil de la victime ?

Les chercheurs pensent surtout et avant tout à une galaxie naine. C’est en quelque sorte son fantôme que l’on entraperçoit. Ce sont là des traces de sa collision et de la mêlée dans les régions les plus reculées de notre galaxie.

C’est un phénomène qui s’est produit de nombreuses fois au cours des milliards d’années d’évolution de la Voie lactée (il en est de même pour ses paires) comme le suggèrent les modèles. Les galaxies sont en effet cannibales. Entrainées par les forces gravitationnelles, les moins massives se font étirées et dévorées, pour ne pas dire dépecer, par les plus grosses. Et cela a sans doute commencé par des poissons un peu plus gros qui ont mangé les plus petits autour d’eux. On le voit encore aujourd’hui avec, entre autres, les Petits et Grands Nuages de Magellan, deux galaxies naines toutes proches qui ont entamées il y a quelques centaines de millions d’années, une danse fatale avec la Voie lactée…

Dans l’espoir d’identifier la victime et les autres (quelles étaient leurs tailles ?, quand cela s’est-il produit, quel sont les profils de leurs étoiles, etc.), les chercheurs se sont lancés dans un programme de recherche baptisé HALO7D afin de recueillir des observations détaillées d’un échantillon élargi à des centaines d’étoiles du halo.

Enfin, l’autre possibilité évoquée par l’équipe pour expliquer les mouvements particuliers de ces astres est qu’ils soient nés là-bas. Mais, cela parait peu probable compte tenu des caractéristiques physiques de ces régions. « Il est difficile d’imaginer que des étoiles puissent se former dans les régions d’une aussi faible densité » souligne James Bullock. En outre, « les modèles cosmologiques prédisent que l’on peut y trouver des coquilles comme celle-là ».

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