Conception d’artiste de la galaxie Voie lactée. Crédit : Pablo Carlos Budassi
L’un des traits caractéristiques de la cosmologie moderne est sa description de la manière dont les galaxies évoluent : via un processus hiérarchique de collision et de fusion avec d’autres systèmes. Nulle part dans l’univers nous n’avons une vue plus claire de cette construction que dans notre propre galaxie. Voie lactée. Actuellement, l’une de nos voisines proches, la galaxie naine du Sagittaire, subit une perturbation tidale (une galaxie naine possède moins de 1 % environ de la masse stellaire d’une galaxie spirale normale comme la Voie lactée, et souvent beaucoup moins). Deux autres naines proches, le Grand et le Petit Nuage de Magellan (avec respectivement environ 1 % et 0,7 % de la masse stellaire de la Voie lactée) tombent vers nous. Pendant ce temps, des courants d’amas globulaires encerclent la Galaxie, marquant les effets de fusions antérieures. Les traces de fusions encore plus anciennes peuvent être extraites des positions et des mouvements des étoiles du halo stellaire de la Voie lactée, la distribution à peu près sphérique des étoiles (d’un diamètre d’environ cent mille années-lumière) plus anciennes que 10-12 milliards d’années. Pendant ce temps, Andromède, notre grande galaxie voisine la plus proche, est environ dix fois plus éloignée que ces naines ; une fusion avec elle est attendue dans cinq milliards d’années supplémentaires.
Une photographie du Petit Nuage de Magellan, une galaxie naine proche qui est en train de fusionner avec la Voie lactée. (Les astronomes utilisant la mission Gaia et le nouveau relevé H3 des étoiles du halo de la Voie lactée ont montré que la dernière fusion majeure de la Galaxie a eu lieu avec un système nain connu sous le nom de Gaia-Sausage-Encelade il y a environ 8 à 10 milliards d’années, et qu’environ la moitié des étoiles du halo galactique descendent de ce système. Crédit : Jose Mtanous
La sonde spatiale Gaia a été lancée en 2013 dans le but de réaliser une carte tridimensionnelle précise de la Voie lactée en sondant 1% de ses quelque 100 milliards d’étoiles. CfA Les astronomes Rohan Naidu, Charlie Conroy, Ana Bonaca, Rainer Weinberger, Nelson Caldwell, Sandro Tacchella, Jiwon Han et Phillip Cargile et leur équipe ont utilisé les résultats de Gaia combinés à un nouveau relevé des extrémités de notre Galaxie avec le télescope MMT de 6,5 m à AZ (le “relevé H3”) pour reconstituer l’histoire des étoiles de la Voie lactée avec des détails sans précédent afin de déterminer la nature de la dernière fusion de la Galaxie. Les preuves étaient déjà convaincantes qu’une seule galaxie naine avait fusionné avec la Voie lactée il y a environ 8 à 10 milliards d’années. Connu sous le nom de Gaia-Sausage-Encelade (GSE), ce qui reste aujourd’hui de cet objet est déduit des étoiles du halo interne par leurs mouvements et compositions stellaires. Cependant, on ne sait toujours pas si GSE est entré en collision frontale avec notre galaxie ou si, au contraire, il a décrit une orbite autour de la galaxie avant de fusionner progressivement, et si oui, à quoi ressemblait cette orbite.
Les astronomes ont abordé ces questions en modélisant les étoiles du halo mesurées par Gaia à l’aide d’un ensemble de simulations numériques couplées à une comparaison avec les âges et les compositions stellaires. Ils montrent que GSE contenait environ un demi-milliard d’étoiles, et n’était pas en orbite autour de la Voie lactée mais s’en approchait en se déplaçant dans une direction rétrograde (c’est-à-dire à l’opposé du mouvement de rotation de la Galaxie). Ils concluent également qu’environ 50 % du halo stellaire actuel de la Voie lactée et environ 20 % de son halo de matière noire descendent de celle-ci. La Voie lactée contient des étoiles âgées d’environ 13 milliards d’années, mais celles-ci ont peut-être été capturées par la Galaxie après sa formation. Avec l’achèvement de cette étude, cependant, la quasi-totalité de la croissance de la Voie lactée au cours des dix derniers milliards d’années peut être expliquée.
Référence : “Reconstruction de la dernière fusion majeure de la Voie lactée avec l’étude H3” par Rohan P. Naidu, Charlie Conroy, Ana Bonaca, Dennis Zaritsky, Rainer Weinberger, Yuan-Sen Ting, Nelson Caldwell, Sandro Tacchella, Jiwon Jesse Han, Joshua S. Speagle et Phillip A. Cargile, 14 décembre 2021, The Astrophysical Journal.
DOI : 10.3847/1538-4357/ac2d2d
