Nous pensons souvent que l’espace est paisible et serein. En réalité, il est rempli d’événements violents, notamment de collisions à l’échelle galactique. Nous savons que notre propre Voie lactée s’est probablement heurtée à d’autres galaxies dans un passé lointain. Des astronomes viennent de révéler qu’une collision particulière a donné naissance à une caractéristique mystérieuse appelée “disque épais”.
Cette collision, qui s’est produite il y a environ 10 milliards d’années, est presque entièrement responsable de la présence d’étoiles dans le halo interne – les structures en forme de dôme qui s’étendent au-dessus et au-dessous du plan galactique – ainsi que de l’augmentation de l’épaisseur du disque galactique.
Le halo de la Voie lactée n’est pas comme celui des autres galaxies spirales. Par rapport aux autres, les étoiles qui y sont dispersées sont remarquablement pauvres en métaux lourds.
Il s’agit là d’une caractéristique des très, très vieilles étoiles, car les métaux ne se sont propagés dans l’Univers qu’après la mort des premières générations d’étoiles qui les ont forgés, rejetant leur contenu dans l’espace environnant pour être incorporé dans la formation de nouvelles étoiles.
Les astronomes ont longtemps pensé que la Voie lactée avait connu plusieurs petites collisions qui alimentaient le halo en étoiles, mais qu’elles ne s’étaient pas produites récemment ; en fait, pas depuis plus de 10 milliards d’années (l’Univers a 13,8 milliards d’années).
Mais grâce à la récente publication des données Gaia – la carte du ciel la plus détaillée et la plus précise à ce jour – une équipe d’astronomes a pu faire des observations beaucoup plus détaillées des étoiles du halo interne.
Ils ont découvert que la majeure partie de ces objets provenait d’une seule source – et cette source était une autre galaxie. L’équipe a nommé cette galaxie Encelade, et la vidéo ci-dessous montre une simulation de sa collision avec la Voie lactée.
“Les mouvements des étoiles dans le halo interne de la Voie lactée, tels que mesurés par Gaia, révèlent la présence d’un seul grand “blob” ou structure cinématique. Lorsque nous avons examiné la composition chimique des étoiles dans cette structure, nous avons trouvé une séquence chimique très bien définie qui ne se produit que si les étoiles sont nées dans le même système (et au-delà de la Voie lactée)”, a expliqué à ScienceAlert l’astronome Amina Helmi de l’Université de Groningue aux Pays-Bas.
“Il est possible que d’autres objets contribuent également à la formation d’étoiles dans le halo, mais aucun n’est aussi grand que celui-ci. Il domine vraiment le halo interne”
Cette preuve de cette ancienne collision a permis de résoudre un mystère de longue date : celui du disque épais de la Voie lactée.
Cette caractéristique est observée dans certaines galaxies spirales, et les astronomes ne savent pas vraiment comment elles sont arrivées là. Dans le cas de la Voie lactée, le disque galactique peut clairement être classé en deux parties distinctes : le disque mince, d’une épaisseur d’environ 400 années-lumière, contenant du gaz, de la poussière et des étoiles ; et le disque épais, qui s’étend jusqu’à 1 000 années-lumière, contenant uniquement des étoiles de plus de 10 milliards d’années, comme les étoiles du halo interne.
La modélisation de l’équipe suggère qu’une collision avec une galaxie naine satellite de la taille du Petit Nuage de Magellan aurait à la fois peuplé le halo de la Voie lactée d’étoiles et chauffé le disque mince préexistant, le transformant en un disque plus épais.
Les preuves de la présence d’Encelade dans la galaxie sont solides. Helmi et son équipe ont trouvé 13 amas globulaires qu’ils ont pu associer à la galaxie naine, sur la base de leurs orbites et de la composition de leurs étoiles.
Les recherches menées sur la base de l’ancienne version des données Gaia ont également abouti à une conclusion similaire : il y a 8 à 11 milliards d’années, la Voie lactée est entrée en collision avec une galaxie satellite qui a injecté des étoiles dans le halo interne et gonflé le disque épais.
Il reste maintenant du travail à faire, pour essayer de localiser les étoiles laissées par d’autres collisions et en apprendre davantage sur l’événement Encelade.
“Les prochaines étapes consistent à mieux caractériser la galaxie Encelade, ainsi que la Voie lactée, maintenant que nous savons comment séparer les deux”, a déclaré Helmi à ScienceAlert.
“Cela nous donnera un aperçu unique de l’aspect des galaxies au début de l’univers et à un décalage vers le rouge élevé, un aperçu qu’il n’est pas possible d’obtenir par l’imagerie de ces galaxies avec Hubble, par exemple.”
Elle a également ajouté que c’est un résultat extrêmement excitant, car nous savons maintenant quelque chose de nouveau et de profondément significatif sur notre galaxie natale.
“Nous ne connaissions pas son histoire, nous ne savions pas si la majeure partie du halo était constituée d’étoiles nées dans la Voie lactée ou ailleurs, et nous ne savions pas comment le disque épais s’était formé”, explique Helmi.
“C’était un événement tellement important dans l’histoire de la Voie lactée ! C’est incroyable que nous le sachions maintenant… c’est très excitant. “
Les recherches de l’équipe ont été publiées dans la revue Nature Astronomy.