Quand 50 000 années-lumière ne sont-elles qu’une petite distance ? Quand trois galaxies sont si proches l’une de l’autre. À cette distance, ils interagissent férocement.
Dans le cas des trois galaxies appelées SDSSCGB 10189, elles sont distantes de 50 000 années-lumière et se rapprochent à mesure qu’elles fusionnent en une seule galaxie massive.
Les fusions de galaxies ne sont pas exotiques. Hubble a surpris de nombreuses galaxies en train de fusionner. Notre propre galaxie, la Voie lactée, est de la partie, car elle absorbe lentement les grands et petits nuages de Magellan. Une autre de nos voisines, la galaxie sphéroïdale naine du Sagittaire (SDSG), est également en train de fusionner et a traversé plusieurs fois le disque de la Voie lactée, perdant à chaque fois de la masse.
Bien qu’il s’agisse techniquement de fusions, elles ressemblent davantage à des absorptions puisque la Voie lactée est bien plus massive que les Nuages de Magellan et le SDSG. Même après que la Voie Lactée ait consommé les trois, notre galaxie restera à peu près la même.
Les choses se passent différemment lorsque trois galaxies massives entrent en collision, comme dans l’image de Hubble. Après leur fusion, elles formeront une seule galaxie massive, probablement une elliptique. Mais pendant qu’ils fusionnent, ils se livrent un carnage gravitationnel les uns aux autres, envoyant des queues de gaz dans l’espace et en déclenchant une formation d’étoiles généralisée.
Les astronomes étudient les fusions de galaxies car elles jouent un rôle clé dans l’Univers. L’univers moderne contient un grand nombre d’énormes galaxies, mais les scientifiques pensent qu’elles ne sont devenues aussi grandes que grâce aux fusions. (Bien que les résultats récents du JWST suggèrent qu’il y avait des galaxies massives dans les premières centaines de millions d’années de l’Univers.)
Hubble a repéré de nombreuses fusions entre deux galaxies massives. Le montage d’image ci-dessous provient de la sonde d’imagerie Hubble des environnements extrêmes et des amas (HiPEEC), une enquête sur la formation d’amas d’étoiles dans les environnements extrêmes de six galaxies en fusion. Ces images montrent des paires de galaxies fusionnant.
Les fusions de galaxies triples sont rares, mais Hubble en a encore repéré quelques-unes. En février 2022, l’équipe Hubble a publié une image d’IC 2431, un autre trio lointain de galaxies en fusion à environ 682 millions d’années-lumière. Le centre de l’image est obscurci par la poussière, mais les trois galaxies sont toujours clairement visibles car elles interagissent gravitationnellement les unes avec les autres.
Remerciements : J. Schmidt
L’image principale provient d’un effort pour comprendre les galaxies les plus massives et les plus brillantes de l’Univers. On les appelle les galaxies d’amas les plus brillantes (BCG), et ce sont les galaxies les plus brillantes d’un amas de galaxies donné. Certains BCG sont 100 milliards de fois plus massifs que notre Soleil, et la plupart d’entre eux sont elliptiques. Les BCG se trouvent au centre cinématique et géométrique de leur cluster hôte.
Les fusions de galaxies vont restructurer notre petit coin de l’Univers sur de longues périodes. La Voie lactée fait partie du groupe local de galaxies, avec une autre grande galaxie spirale, Andromède. Dans quelques milliards d’années, la paire fusionnera et formera une seule galaxie (Milkdromeda ?) Le groupe local contient également environ 50 galaxies plus petites et des milliers d’amas globulaires. Il est disposé en une sorte d’haltère, avec la Voie Lactée et ses satellites dans un lobe et Andromède et ses satellites dans l’autre lobe.
Dans quelques dizaines de milliards d’années, tous les objets du Groupe Local seront réunis en une gigantesque galaxie elliptique. Lorsque Hubble repère des fusions de trois galaxies, ce ne sont que des instantanés de ce processus épique de fusion et de combinaison de matière. Quand cela se finira-t-il?
Il est tentant de penser que la matière continuera à se combiner en agglomérations de plus en plus massives. Mais ce n’est pas ce qui va arriver. La gravité est ultra-puissante, et si elle était laissée à elle-même, elle pourrait éventuellement rassembler toute la matière dans une galaxie elliptique super gigantesque et ultra-turbo-massive. Mais la gravité n’est pas ultra-puissante, et elle n’est pas la seule.
L’univers est en expansion, entraîné par l’énergie noire, le contrepoids de la gravité. À plus petite échelle, la gravité peut opérer sa magie sur des régions de l’Univers qui ont des surdensités de matière. Ces surdensités remontent au Big Bang. Mais à plus grande échelle, ces surdensités sont vaincues par Dark Energy. Tant que l’énergie noire continue de conduire l’expansion de l’univers, la gravité ne pourra jamais remporter la victoire ultime. Il ne peut jamais unifier toute la matière.
Notre groupe local est massif, mais il est encore assez petit pour appartenir à une structure encore plus grande appelée le Supercluster de la Vierge. L’Univers est plein de ces superamas qui existent dans une sorte d’arrangement en forme de toile de filaments et de touffes. Ils sont vraiment vastes et le superamas de la Vierge s’étend sur quelque 110 millions d’années-lumière. À ces grandes distances, la gravité est gravement affaiblie. Il n’a pas le pouvoir de remodeler des superamas comme la Vierge.
Cela ne s’arrête pas là. Nous pouvons dézoomer encore plus et voir que le superamas de la Vierge fait partie d’une autre structure appelée le superamas de Laniakea.
L’expansion continue de l’Univers est comme une ligne dans le sable pour la gravité. Il ne peut tout simplement pas le surmonter. La structure à grande échelle de l’Univers montre pourquoi.
Lorsque nous zoomons sur la Voie lactée, cela semble petit en comparaison. Même la triple fusion dans l’image principale de Hubble semble petite en comparaison, et il y a des centaines de milliards d’étoiles – peut-être même plus – impliquées dans cette fusion, et qui sait combien de dizaines ou de centaines de milliers d’étoiles supplémentaires naissent en tant que résultat. N’essayez même pas de deviner le nombre de planètes impliquées et si l’une d’entre elles pourrait abriter la vie.
Il est hautement improbable que l’humanité soit là lorsque ces trois galaxies se combineront enfin en une seule énorme galaxie elliptique. Il en va de même pour la fusion Milky Way et Andromeda. Il est très peu probable que la Terre soit même ici puisque le Soleil l’a peut-être consommée dans sa phase de géante rouge.
Mais pour ceux d’entre nous qui sont vivants maintenant et dans un avenir proche, nous pouvons contempler l’Univers avec nos puissants télescopes spatiaux et regarder tout se dérouler.
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