La simulation suggère que les interactions gravitationnelles entraînent les renflements de la barre galactique de la Voie lactée

Une nouvelle simulation menée sur le supercalculateur le plus puissant du monde dédié à l’astronomie a produit un scénario testable pour expliquer l’apparition de la barre de la Voie lactée. La comparaison de ce scénario avec les données des télescopes spatiaux actuels et futurs aidera à clarifier l’évolution de notre galaxie d’origine.

L’astronomie révèle la structure de la galaxie de la Voie lactée de manière de plus en plus détaillée. Les astronomes savent qu’il s’agit d’une galaxie à disque, avec des spirales à deux ou quatre bras, avec une barre droite au milieu reliant les spirales. Maintenant, ils savent également que la partie interne de la barre a un renflement en forme de cacahuète, des endroits où la barre est plus épaisse, dépassant au-dessus et en dessous du plan médian de la galaxie de la Voie lactée et un renflement nucléaire, qui ressemble à un disque et situé dans la partie centrale de la Voie lactée. Certaines autres galaxies, mais pas toutes, présentent des renflements similaires de deux types.

Les astronomes ont posé la question : « Comment les renflements à deux types se sont-ils formés ? » Pour répondre à cette question, une équipe dirigée par Junichi Baba à l’Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ) a simulé un scénario possible pour une galaxie semblable à la Voie lactée sur ATERUI II à NAOJ, le supercalculateur le plus puissant au monde dédié à l’astronomie. La simulation de l’équipe est la plus complète et la plus précise à ce jour, incluant non seulement les étoiles de la galaxie, mais aussi le gaz interstellaire. Il intègre également la naissance de nouvelles étoiles à partir du gaz et la mort d’étoiles sous forme de supernovae.

La formation d’une barre permet de canaliser le gaz vers la partie centrale de la galaxie, où il déclenche la formation de nouvelles étoiles. Il pourrait donc être raisonnable de supposer que le clairon nucléaire dans la galaxie est créé à partir de nouvelles étoiles nées là-bas. Mais les simulations montrent qu’il n’y a presque pas de nouvelles étoiles dans la barre en dehors du renflement nucléaire, car la barre est si efficace pour canaliser le gaz vers le centre. Cela signifie que le raclage du gaz n’est pas la raison pour laquelle un renflement en forme d’arachide se développe dans la barre. Au lieu de cela, l’équipe constate que les interactions gravitationnelles peuvent entraîner certaines des étoiles sur des orbites qui les emmènent au-dessus et au-dessous du plan médian.

La partie la plus excitante est que la simulation fournit un scénario testable. Parce que le renflement en forme d’arachide n’acquiert aucune nouvelle étoile, toutes ses étoiles doivent être antérieures à la formation de la barre. En même temps, la barre canalise le gaz vers la région centrale où elle crée de nombreuses nouvelles étoiles. Ainsi, presque toutes les étoiles du renflement nucléaire seront nées après la formation de la barre. Cela signifie que les étoiles du renflement en forme de cacahuète seront plus anciennes que les étoiles du renflement nucléaire, avec une nette rupture entre les âges. Cette cassure correspond au moment où la barre s’est formée.

Les données de la sonde Gaia de l’Agence spatiale européenne et du futur satellite japonais JASMINE permettront de déterminer les mouvements et l’âge des étoiles et de tester ce scénario. Si les astronomes peuvent détecter une différence entre les âges des étoiles dans les renflements en forme de cacahuète et nucléaires, cela prouvera non seulement que la suralimentation n’est pas à blâmer pour le renflement en forme de cacahuète, cela nous indiquera l’âge de la barre dans le Milky Voie galaxie.

Ces résultats sont apparus comme Baba et al. « Répartition par âge des étoiles dans les renflements en forme de boîte / cacahuète / en forme de X formés sans flambage des barres » dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society le 8 mars 2022.