Notre galaxie est entrée en collision avec de nombreuses autres galaxies au cours de sa vie. Le télescope spatial Gaia de l’ESA révèle désormais que le plus récent de ces crashs a eu lieu des milliards d’années plus tard que prévu.
La Voie Lactée s’est développée au fil du temps à mesure que d’autres galaxies se sont approchées, sont entrées en collision, ont été déchirées et consommées par notre galaxie. Chaque collision a déclenché des rides qui se répercutent encore sur différentes familles d’étoiles, affectant leur mouvement et leur comportement dans l’espace.
L’un des objectifs de Gaia est de découvrir l’histoire de notre galaxie en étudiant ces rides, ce qu’elle fait en identifiant les positions et les mouvements de plus de 100 000 étoiles proches de la nôtre, soit une infime fraction des quelque 2 milliards de sources qu’elle observe.
« Nous devenons plus ridés avec l’âge, mais nos travaux révèlent que le contraire est vrai pour la Voie lactée. C’est une sorte de Benjamin Button cosmique, qui se ride moins avec le temps », explique Thomas Donlon de l’Institut polytechnique Rensselaer et de l’Université d’Alabama à Huntsville, États-Unis, et auteur principal de la nouvelle étude Gaia publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
« En observant comment ces rides se dissipent au fil du temps, nous pouvons retracer le moment où la Voie lactée a connu son dernier grand crash – et il s’avère que cela s’est produit des milliards d’années plus tard que prévu. »
Ces rides galactiques n’ont été découvertes par Gaia qu’en 2018. Cette étude est la première à déterminer avec précision le moment de la collision à l’origine des rides, en comparant les observations avec des simulations cosmologiques.
Des mouvements étranges
Le halo de la Voie lactée contient un grand groupe d’étoiles aux orbites inhabituelles, dont beaucoup auraient été adoptées dans notre galaxie lors d’un événement que les astronomes appellent la « dernière fusion majeure ». Comme son nom l’indique, c’est la dernière fois que notre galaxie subit une collision significative avec une autre galaxie, probablement une galaxie naine massive qui a inondé la Voie lactée d’étoiles passant très près du centre de notre galaxie.
Les scientifiques avaient daté cette fusion il y a entre 8 et 11 milliards d’années, lorsque la Voie lactée en était à ses balbutiements, et elle est connue sous le nom de Gaia-Sausage-Encelade (GSE). Mais les données de Gaia, publiées dans le cadre de la version 3 des données du télescope en 2022, suggèrent désormais qu’une autre fusion aurait pu donner naissance à des étoiles inhabituellement mobiles.
« Pour que les rides des étoiles soient aussi claires qu’elles apparaissent dans les données de Gaia, elles doivent nous avoir rejoint il y a moins de 3 milliards d’années, soit au moins 5 milliards d’années plus tard qu’on ne le pensait auparavant », ajoute la co-auteure Heidi Jo Newberg, également de l’Institut Polytechnique Rensselaer.
« De nouvelles rides d’étoiles se forment à chaque fois que les étoiles se balancent d’avant en arrière au centre de la Voie Lactée. Si elles nous avaient rejoint il y a 8 milliards d’années, il y aurait tellement de rides les unes à côté des autres que nous ne les verrions plus. les en tant que fonctionnalités distinctes.
La découverte suggère que plutôt que ces étoiles provenant de l’ancienne fusion GSE, elles doivent provenir d’un événement plus récent appelé la fusion radiale de la Vierge, qui a eu lieu il y a moins de 3 milliards d’années.
Cette animation montre une fusion commençant il y a environ 9,7 milliards d’années et se poursuivant jusqu’à nos jours. Il montre la Voie Lactée en spirale au centre du cadre, avec les deux galaxies satellites les plus importantes de notre galaxie (les Grands et Petits Nuages de Magellan) visibles en bas à droite. Un nuage rouge d’étoiles se déplace dans le cadre : il s’agit d’une galaxie naine entrant en collision avec la Voie lactée. Cette galaxie est montrée déchirée à la suite de la collision. Il y a environ 7 milliards d’années, l’animation augmente en résolution pour mieux montrer le « nuage » de nouvelles étoiles attiré dans la Voie lactée par cette naine en collision. Ces étoiles créent un « halo » d’étoiles autour de notre galaxie, une grande composante étoilée qui s’étend vers l’extérieur dans toutes les directions (ce halo a été visuellement amélioré dans cette simulation, mais en réalité il est très faible par rapport au disque galactique). Peu de temps après la collision, la galaxie intérieure semble désordonnée et ridée, mais elle devient lisse longtemps après. Gaia observe ces rides pour retracer et réécrire l’histoire de la Voie Lactée. Le télescope spatial est idéalement placé pour explorer la myriade d’étoiles de notre ciel et a compilé à ce jour un ensemble de données inégalé sur les positions, les distances et les mouvements d’environ 1,5 milliard d’étoiles. La nouvelle découverte de Gaia révèle que les rides que nous observons dans la Voie Lactée ont probablement été causées par la collision d’une galaxie naine avec la Voie Lactée il y a environ 2,7 milliards d’années. En d’autres termes, une grande partie de la Voie Lactée ne nous a rejoint qu’au cours des dernières années. milliards d’années. Crédit : Agence spatiale européenne
Réécrire l’histoire
Il existe des preuves de la fusion de GSE qui remonte à loin dans l’histoire de la Voie lactée. Cependant, des travaux récents se demandent si une fusion ancienne massive est réellement nécessaire pour expliquer les propriétés de la Voie lactée telle que nous la voyons aujourd’hui, et si toutes les étoiles initialement associées au GSE sont issues du même événement de fusion.
En 2020, Thomas a dirigé l’étude qui a identifié les rides des étoiles dans la Voie lactée et les a comparées à des simulations de différentes fusions possibles.
« Nous pouvons voir comment les formes et le nombre de rides changent au fil du temps grâce à ces fusions simulées. Cela nous permet de déterminer le moment exact où la simulation correspond le mieux à ce que nous voyons aujourd’hui dans les données réelles de Gaia de la Voie Lactée – une méthode que nous avons utilisée dans ce projet. nouvelle étude également », déclare Thomas.
« En faisant cela, nous avons découvert que les rides étaient probablement causées par la collision d’une galaxie naine avec la Voie lactée il y a environ 2,7 milliards d’années. Nous avons nommé cet événement la fusion radiale de la Vierge. »
Depuis lors, Thomas et ses collègues ont approfondi cette fusion, affinant lentement l’idée selon laquelle de nombreuses étoiles et débris étrangement mobiles dans le halo interne de la Voie lactée ont été livrés à notre galaxie à la suite d’une collision de galaxies beaucoup plus récente que le GSE. Ils ont également précisé que les étoiles initialement associées au GSE pourraient provenir de multiples fusions, certaines anciennes.
« L’histoire de la Voie lactée est actuellement constamment réécrite, en grande partie grâce aux nouvelles données de Gaia », ajoute Thomas. « Notre vision du passé de la Voie lactée a radicalement changé depuis dix ans, et je pense que notre compréhension de ces fusions continuera à évoluer rapidement.
« Ce résultat, à savoir qu’une grande partie de la Voie Lactée ne nous a rejoint qu’au cours des derniers milliards d’années, constitue un grand changement par rapport à ce que pensaient les astronomes jusqu’à présent. De nombreux modèles et idées populaires sur la croissance de la Voie Lactée s’attendraient à une augmentation récente de la tête. -une collision avec une galaxie naine de cette masse est très rare. »
Il est probable que la fusion radiale de la Vierge ait amené avec elle une famille d’autres petites galaxies naines et amas d’étoiles, qui auraient tous rejoint la Voie lactée à peu près au même moment. Une exploration future révélera lesquels de ces objets plus petits que l’on pensait auparavant liés à un ancien GSE sont en réalité liés à une fusion radiale de la Vierge plus récente.
Incroyable collaboration
Cette découverte rejoint un flux de résultats de Gaia qui réécrivent l’histoire de notre maison cosmique. Le télescope spatial est idéalement placé pour explorer la myriade d’étoiles de notre ciel et a compilé à ce jour un ensemble de données inégalé sur les positions, les distances et les mouvements d’environ 1,5 milliard d’étoiles.
« Gaia est une mission extrêmement productive qui transforme notre vision du cosmos », déclare Timo Prusti, scientifique du projet Gaia à l’ESA. « Des résultats comme celui-ci sont rendus possibles grâce à un incroyable travail d’équipe et à la collaboration entre un grand nombre de scientifiques et d’ingénieurs à travers l’Europe et au-delà. »
« Cette découverte améliore ce que nous savons des nombreux événements complexes qui ont façonné la Voie lactée, nous aidant à mieux comprendre comment les galaxies se forment et se façonnent, en particulier notre galaxie d’origine. »
Plus d’information:
Thomas Donlon et al, Les débris de la « dernière fusion majeure » sont dynamiquement jeunes, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). DOI : 10.1093/mnras/stae1264