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Les galaxies elliptiques, nées de collisions géantes

ActualitéClassé sous :Astronomie , NGC7252 , supercalculateur NEC-SX8R

Les galaxies elliptiques seraient le résultat de la collision puis de la fusion de deux galaxies spirales. C'est ce que tend à confirmer une étude conduite par simulation informatique par une équipe d'astrophysiciens français.

La (véritable) galaxie NGC7252 telle qu’observée par les télescopes de l’ESO.

Un groupe d'astrophysiciens, dont font partie Frédéric Bournaud (CEA/IRFU), Pierre-Alain Duc (CNRS) et l'astronome Eric Emsellem ont utilisé le supercalculateur vectoriel NEC-SX8R du CEA-Centre de Calcul Recherche et Technologie pour simuler la collision entre deux galaxies spirales. Leurs résultats sont à paraître dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Une galaxie spirale est composée d'un noyau entouré d'un disque de gaz, de poussières et d'étoiles. Ses bras spiraux présents dans le gaz interstellaire sont le lieu privilégié de formation d'étoiles. Très différente, une galaxie elliptique, de forme plus régulière, contient surtout des étoiles et très peu de gaz interstellaire.

Les collisions ne détruisent pas les galaxies, mais celles-ci s'interpénètrent et se traversent mutuellement car la matière n'en constitue qu'une très faible partie de leur volume.

Le résultat de la simulation représenté en vidéo 3D. Les amas globulaires denses et compacts apparaissent nettement autour de la structure. Crédit : INSU/CNRS

Quelquefois aussi, les deux galaxies fusionnent et n'en forment plus qu'une seule, et les chercheurs soupçonnaient ce processus d'être à l'origine des galaxies elliptiques.

Cependant les gigantesques forces d'attraction induisent de véritables marées gravitationnelles qui peuvent en modifier considérablement la structure. Ces vastes convulsions compriment les gaz et la poussière, déclenchant la formation d'étoiles qui s'organisent en amas distincts.

Ceux-ci peuvent se présenter selon deux cas de figure. Ouverts, ils vont ensuite lentement se dissocier. Fermés, ils sont alors vus comme des amas globulaires, comportant parffois des millions d'étoiles toutes liées entre elles gravitationnellement.

La simulation à laquelle ont eu recours les chercheurs se basait sur l'étude du mouvement de 36 millions de "particules" formant les étoiles, le gaz interstellaire et même la "matière noire" de deux galaxies spirales en collision. Le résultat confirme l'hypothèse puisqu'il montre la formation, in fine, d'une galaxie elliptique entourée d'amas globulaires, exactement comme le prédisait la théorie.

Simulation numérique du résultat de la collision entre deux galaxies spirales. Crédit : INSU/CNRS

La définition atteinte dans cette simulation est la plus haute jamais obtenue, certains des amas globulaires n'atteignant que la millionième partie environ de la masse totale de la nouvelle galaxie ainsi créée.

Celle-ci ressemble par ailleurs étonnamment à NGC7252, une galaxie elliptique réellement née de la collision entre deux galaxies spirales, autour de laquelle les astronomes observent des nuages de débris engendrés par les effets de marée gravitationnelle, mais aussi des amas globulaires.

Le supercalculateur NEC-SX8R a mis une cinquantaine d'heures de travail continu pour réaliser cette simulation, qui aurait pris plus de deux années à trente ordinateurs de bureau, nécessaires par ailleurs pour stocker tous les paramètres physiques indispensables.

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