La vue perçante d’Hubble a permis de dépeindre la concentration d’étoiles Terzan 5, cachée derrière un épais voile de poussières en direction du centre de la Voie lactée. Il s’agirait non pas d’un amas globulaire mais du vestige d’une galaxie primitive. © Nasa, ESA, Hubble, F. Ferraro

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Voie lactée : un fossile témoigne de sa formation

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Les fouilles archéologiques sur le passé de la Voie lactée, en direction de son bulbe, ont mis en évidence un objet survivant de l'histoire de notre Galaxie. Même si Terzan 5 ressemble à s'y méprendre à un amas globulaire, il serait bien la relique d'une petite galaxie primitive.

Longtemps pris, de par son aspect, pour un amas globulaire gravitant autour de la Voie lactée, Terzan 5, distant de quelque 19.000 années-lumière de notre Système solaire, présente en réalité les caractéristiques d'un vestige galactique.

Pour Francesco Ferraro, de l'université de Bologne (Italie), qui, avec son équipe, vient de publier dans The Astrophysical Journal les derniers résultats de ses recherches menées depuis plusieurs années avec le VLT et le renfort d'Hubble« Terzan 5 pourrait constituer un lien intéressant entre l'univers local et l'univers lointain, le témoin survivant du processus d'assemblage du bulbe galactique ».

L'objet abrite une population d'étoiles clairement distincte, séparée de plus de 7 milliards d'années. La plus ancienne affiche 12 milliards d'années et la plus récente, autant que notre Soleil : 4,5 milliards d'années. « L'existence de cette seconde génération d'étoiles suppose que l'ancêtre de Terzan 5 ait renfermé de vastes quantités de gaz et était particulièrement massif [propriétés requises pour enfanter ces étoiles, NDLR]. Au moins 100 millions de masses solaires », a expliqué le coauteur de l'étude, Davide Massari, de l'Inaf et de l'université de Groningen, aux Pays-Bas.

Tout indique qu'il s'agit d'une relique de l'un des premiers blocs constitutifs de la Voie lactée, le vestige d'un amas de gaz qui, jusqu'à présent, a « échappé à toute perturbation majeure et demeure noyé au sein de la Galaxie ».

Terzan 5 imagé avec MAD sur le VLT. MAD est leprototype d’un système d’optique adaptative qui vise à démontrer la faisabilité de diverses techniques de reconstruction MCAO dans le cadre du concept E-ELT et des instruments de seconde génération destinés à équiper le VLT. © ESO, F. Ferraro

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Article initial publié le 29 novembre 2009

C'est une découverte stupéfiante que viennent de faire les astronomes de l'ESO grâce au VLT. Un amas situé dans le bulbe galactique, constitué d'un étrange mélange de deux générations d'étoiles, semble être le reste fossile d'une galaxie naine phagocytée par la Voie lactée lors de sa formation.

C'est une véritable prouesse d'archéologie galactique. En observant l'amas d'étoile baptisé Terzan 5 avec le Multi-conjugate Adaptive optics Demonstrator (MAD) du VLT, les astronomes sont arrivés à la conclusion qu'ils avaient sous les yeux les restes d'une galaxie naine entrée en collision avec la Galaxie il y a probablement des milliards d'années.

Pour réaliser cet exploit, l'astronome Francesco Ferraro et ses collègues ont dû observer le bulbe de la Voie lactée avec MAD. En effet, cette zone est remplie de poussières qui absorbent le rayonnement dans le domaine visible. En revanche, l'infrarouge passe. Mais si l'on veut effectuer des observations avec une haute résolution, il faut avoir recours à l'optique adaptative. MAD fait justement partie des prototypes de la nouvelle génération d'instruments de ce type.

Deux générations cohabitent

Terzan 5, l'amas globulaire que les chercheurs ont examiné avec MAD, est connu depuis 1968. Il est situé à plus de 33.000 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et on y a même observé un grand nombre de pulsars. Ce que l'on ignorait mais que les observations ont révélé est qu'il est composé de deux générations d'étoiles, l'une formée il y a 12 milliards d'années et l'autre il y a 6 milliards d'années. Or, cette double génération n'est pas vraiment compatible avec ce que l'on sait d'un amas globulaire normal dont la majorité des étoiles se sont formées en moins d'un milliard d'années, il y a plus de 10 milliards d'années.

On connaissait déjà un amas globulaire similaire dans le halo de la Voie lactée, celui d'Omega Centauri. En fait, ce dernier a été ré-interprétré depuis quelque temps et on le conçoit plutôt maintenant comme une galaxie naine. Or, on a de bonnes raisons de penser que les grandes galaxies comme la nôtre se forment par collisions et fusion entre des galaxies plus petites, des galaxies naines. L'interprétation la plus naturelle des nouvelles observations de Terzan 5 est qu'il s'agit d'un reste d'une des galaxies naines absorbées depuis des milliards d'années par la Galaxie. Le processus se poursuit d'ailleurs actuellement.

Un zoom vertigineux en direction du centre de la Galaxie. L'image finale est celle de Terzan 5 donnée par MAD. © ESO, S. Guisard, Digitized Sky Survey 2, F. Ferraro

Selon Francesco Ferraro : « Ce résultat pourrait être le premier d'une série de découvertes à venir qui nous permettra d'apporter des réponses à la question toujours vivement débattue de l'origine des bulbes galactiques. Plusieurs systèmes similaires peuvent être cachés derrière la poussière du bulbe : c'est dans ces objets que l'histoire de la formation de notre Voie lactée est écrite. ».

Ceci n'est probablement qu'un prélude à ce que livrera probablement la mission Gaïa qui devrait être lancé par l'Esa en 2012. Succédant à Hipparcos, ce satellite donnera des mesures des positions et des vitesses de près d'un milliard d'étoiles dans la Galaxie avec une précision record. Avec, en sus, des informations spectroscopiques, nous disposerons alors d'un moyen de reconstituer l'évolution de plusieurs populations d'étoiles dans la Voie lactée et ainsi d'en connaître bien mieux l'histoire. L’archéologie galactique est bel et bien en train de devenir une réalité.