Le plus grand compagnon proche de notre galaxie est le Grand Nuage de Magellan (LMC), une galaxie naine visible à l’œil nu dans l’hémisphère sud. Ces dernières années, de nouvelles recherches théoriques et de meilleures capacités d’observation ont beaucoup appris aux astronomes sur notre (pas si petit) voisin. Il devient de plus en plus clair que le LMC contribue à façonner l’évolution de la Voie lactée.
“On a longtemps supposé que notre galaxie menait une vie tranquille d’ermite, le “grand” voisin le plus proche étant Andromède à environ 800 kiloparsecs”, explique Eugene Vasiliev de l’Université de Cambridge. “Mais avec la prise de conscience croissante que le LMC est plutôt massif, et à cause d’un “moment historique” particulier (il vient de passer près du péricentre de son orbite, où sa vitesse et l’effet réciproque qu’il exerce sur la Voie lactée sont les plus élevés), nous ne pouvons plus ignorer les perturbations de notre Galaxie qu’elle provoque.
Pesant 10 à 20 % de la masse de notre propre galaxie, le LMC mérite d’être pris au sérieux. Les astronomes pensent qu’il s’agit de sa première orbite autour de la Voie lactée. Avant le début de cette orbite, c’était une galaxie spirale à part entière. L’interaction avec la Voie lactée a déformé ses bras en spirale, bien qu’elle présente toujours une barre centrale solide comme preuve de sa structure antérieure.
La Voie lactée, elle aussi, a été modifiée par l’interaction. Les étoiles et les flux stellaires les plus proches du LMC ont vu leurs orbites déviées, par exemple, et il y a également eu des changements structurels plus importants dans la Voie lactée. Parce que la Voie lactée n’est pas rigide, mais plutôt composée d’étoiles, de poussière, de gaz et de roches de densités variables, les parties de la galaxie les plus proches du LMC ont été plus touchées que les parties éloignées. Le résultat final a été une déformation subtile mais significative de la forme de la galaxie, en particulier dans les régions extérieures.
Les astronomes devraient être en mesure de voir des preuves de ces changements, mais ce n’est pas une tâche facile. Il est difficile d’étudier la forme de notre galaxie d’origine, en grande partie parce que nous ne pouvons pas prendre un instantané de l’ensemble de la Voie lactée comme nous le pouvons d’une galaxie lointaine.
“Vivre à l’intérieur de notre propre galaxie est en effet une aubaine et un fléau pour un astrophysicien”, a déclaré Vasiliev Univers aujourd’hui. “D’une part, nous pouvons mesurer les positions et les vitesses 3D de millions d’étoiles avec une grande précision, grâce au satellite astrométrique Gaia et à de nombreux relevés spectroscopiques complémentaires au sol.” C’est quelque chose que nous ne pouvons que rêver de faire avec des galaxies lointaines, où nous n’avons “aucune information sur la répartition des étoiles le long de la ligne de visée”.
D’un autre côté, la Voie lactée bloque notre vision d’une grande partie d’elle-même : la poussière interstellaire filtre la lumière dans les régions denses de la galaxie, cachant des informations à la vue. De plus, les confins de la galaxie sont trop éloignés pour que des relevés de position et de vitesse comme Gaia soient précis. Les chercheurs doivent donc s’appuyer sur des modèles pour combler les lacunes : ils font des prédictions sur les parties éloignées de la galaxie en fonction de ce que nous savons des parties les plus proches.
Mais cela rend difficile de voir clairement les effets du LMC sur la Voie lactée. S’il y a une petite erreur dans les modèles – même une surestimation de 5% des distances, par exemple – cela fausserait notre image de la Voie lactée et masquerait les perturbations causées par le LMC.
Le fait que ce soit difficile ne signifie pas que les astronomes abandonnent. La taille et la proximité du LMC signifient que ses perturbations sur notre galaxie d’origine devraient être assez importantes. Mais comment les trouver ?
La réponse peut résider, en partie, dans les données les plus récentes de Gaia, qui ont montré un motif « rayé » particulier dans la position et la vitesse des étoiles dans le halo galactique de la Voie lactée. Le halo est une région sphérique qui encercle le disque galactique et contient des étoiles à une densité beaucoup plus faible que le disque plus peuplé.
On pense que ces motifs de rayures sont les traces laissées par des galaxies mortes depuis longtemps qui ont fusionné avec la Voie lactée dans le passé antique, comme l’hypothèse de la galaxie Gaia-Encelade.
Lorsque le LMC est passé près de la Voie lactée dans un passé plus récent, il aurait dû laisser des distorsions dans ces rayures, et c’est ce que des astronomes comme Vasiliev espèrent trouver. Le halo est l’endroit idéal pour regarder, car la faible densité de la région la rend plus sensible aux changements causés par le survol du LMC que les régions intérieures de la galaxie.
En fait, notre système solaire et les régions denses du disque galactique sont quelque peu à l’abri des distorsions du LMC. Ces zones de la Voie lactée sont compactes, donc lorsque le LMC est passé, chaque étoile a été décalée de la même quantité. Il n’aurait laissé aucune distorsion visible.
Vasiliev dit qu’il est utile de penser au remorqueur du LMC sur la Voie lactée de la même manière que nous pensons au remorqueur de la Lune sur Terre : “Un lac isolé n’a pas de marées”, explique-t-il, “mais l’océan entier en a parce que la force gravitationnelle de la Lune la force varie dans son étendue spatiale.
De la même manière, il est peu probable que nous voyions des distorsions LMC dans notre voisinage local, mais à travers le vaste halo galactique, les effets deviennent beaucoup plus évidents.
“Plus nous avançons, plus les changements différentiels deviennent importants”, déclare Vasiliev.
En avril, Vasiliev publie une revue de l’état actuel des connaissances sur les effets du LMC sur la Voie lactée. Bien qu’il y ait eu des progrès ces dernières années, il reste encore beaucoup à apprendre, et les nouvelles données de Gaia ouvrent la voie à de meilleurs modèles.
Quant à l’avenir de la Voie lactée et du LMC, ils sont, en fin de compte, sur une trajectoire de collision. Le LMC fusionnera avec la Voie lactée dans quelques milliards d’années, livrant plus de masse et de métallicité au halo de la Voie lactée. Bien sûr, cet événement dramatique ne sera qu’un précurseur de la fusion encore plus grande qui attend la Voie lactée, car la galaxie d’Andromède sera, à ce moment-là, sur son approche finale vers nous.
S’il y a une morale à cette histoire, c’est qu’aucune galaxie n’est une île. Les voisins de la Voie lactée contribuent à façonner son passé, son présent et son avenir, et les astronomes s’efforcent de tenir compte de ces effets lorsqu’ils étudient notre galaxie d’origine.
