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La galaxie d'Andromède surprise en flagrant délit de cannibalisme !

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C'est en effet ce que vient de démontrer Mark Fardal à partir d'une simulation numérique ayant conduit à des prédictions aujourd'hui confirmées par les observations effectuées par Karoline Gilbert en thèse à l'Université de Californie à Santa Cruz.

Images de M31, la galaxie d'Andromède
Images de M31, la galaxie d'Andromède ( Crédit : NASA )
En orange, les débris de marée de la galaxie naine absorbée par Andromède

L'Univers est violent. De la formation des planètes par collisions de planétésimaux à la nucléosynthèse des éléments lourds par les supernovae, chaque acte de création semble se payer par des débordements de l'ordre calme du cosmos. Même les galaxies n'échappent pas à cette règle et montrent, surtout dans le passé, les signes d'un cannibalisme généralisé où les plus grandes se forment et évoluent en phagocytant les plus petites. Ces collisions se continuent aujourd'hui tout autour de nous, et notre Voie Lactée accréte, en ce moment même, du gaz et des étoiles qu'elle arrache par ses forces de marée à de petites galaxies naines satellites.

Andromède est une spirale ressemblant beaucoup à la nôtre, et depuis quelque temps, les soupçons s'accumulaient. Elle devait tout juste se remettre d'une collision avec une galaxie naine il y a environ 700 millions d'années. Mais comment en être sûr ?

La mécanique céleste des galaxies est comprise dans ses grandes lignes et les ordinateurs d'aujourd'hui sont capables de prouesses qui auraient stupéfié les astrophysiciens d'il y a 60 ans, comme Erik Holmberg, le premier à modéliser les interactions entre galaxies avec un dispositif analogique constitué de lampes de radio ! En simulant la collision d'Andromède avec une galaxie naine contenant environ 2 milliards d'étoiles, Mark Fardal a été capable de prédire où devaient se trouver actuellement les débris de marée arrachés par les forces qu'exerçaient les plus de 100 milliards d'étoiles d'Andromède sur sa victime. Ces débris se présentent sous forme de filaments et d'arcs peu lumineux qu'on avait tenté d'interpréter autrefois par des effets de champs magnétiques avant que les simulations des frères Toomre du début des années 70 n'incriminent clairement la gravité.

Dans le cas d'Andromède, mettre en évidence leur présence tout autour de la galaxie, et notamment dans le halo tenu d'étoiles mais riche en matière noire, tenait de la gageure ! L'essentiel des étoiles de la galaxie naine faisant maintenant partie du disque d'Andromède, il ne restait plus que des débris quasiment dilués dans le halo. C'est pourtant ce que Gilbert et ses collègues ont réussi à faire en utilisant le spectrographe DEIMOS du Keck Observatory.

Très sensible, celui-ci a permis de mettre en évidence de légers décalages Doppler dans le spectre des étoiles des filaments et autres débris de marée. Les vitesses caractéristiques des étoiles dans ceux-ci ont donc permis de les dissocier clairement des étoiles faisant initialement partie du halo d'Andromède il y a 700 millions d'années.

Ceci devrait permettre d'affiner la détermination des répartitions de masse dans Andromède et surtout la part sous forme de matière noire !