Une cinquantaine de galaxies gravitent autour de la Voie lactée. © ESA, Gaïa, DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Sciences

Les galaxies naines autour de la Voie lactée mettent en lumière son passé complexe

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[EN VIDÉO] Voie lactée : la simulation de la formation d'une galaxie  Ce film montre une simulation informatique d'une galaxie comme la Voie lactée. Le film avance rapidement à travers le temps simulé, depuis 13 milliards d'années dans le passé à aujourd'hui. La galaxie principale se développe au fur et à mesure que de nombreuses petites galaxies fusionnent avec elle. Héraclès ressemble à l'une des petites galaxies qui ont fusionné avec la Voie lactée au début du processus. © Ted Mackereth, EAGLE 

En marge de la mission Gaïa, des chercheurs américains ont constaté, en étudiant les galaxies naines gravitant autour de la Voie lactée, que la majorité de ces galaxies n'étaient arrivées que récemment dans la zone. Cette découverte a des implications sur notre compréhension des interactions entre les galaxies normales et les galaxies naines, et soulève des questions sur « l'espérance de vie » d'une galaxie naine aux abords d'une galaxie plus massive.

Les scientifiques ayant participé à l'étude se sont basés sur les données recueillies par le satellite Gaïa, de l'Agence spatiale européenne (ESA), conçu pour observer et mesurer les caractéristiques de plus d'un milliard d'objets célestes afin, entre autres, d'améliorer nos connaissances quant à la structure et l'évolution de notre galaxie, la Voie lactée. Réunissant le travail conjoint de 20 pays, la mission a permis la cartographie tridimensionnelle la plus détaillée jamais réalisée à ce jour de notre galaxie.

Gaïa, un satellite pour explorer notre galaxie

On sait désormais que l'espace entourant notre Galaxie n'est pas vide, mais grouille de galaxies naines, de quelques milliers d'étoiles seulement, formant ainsi un sous-groupe local. On compte aujourd'hui une cinquantaine de galaxies naines autour de la Voie lactée, bien qu'elles ne soient pas toutes nécessairement liées gravitationnellement à cette dernière. La plus grande galaxie dont l'orbite autour de la Voie lactée est confirmée est la galaxie naine du Sagittaire.  

Le ciel vu par le satellite Gaïa. © ESA, Gaia, DPAC

Des galaxies voisines récemment arrivées aux abords de la Voie lactée

En étudiant les données recueillies par le satellite Gaïa, les scientifiques ont constaté qu'une grande partie de ces galaxies présentaient des moments cinétiques trop importants : autrement dit, la plupart des galaxie naines observées aux abords de la Voie lactée se déplacent beaucoup plus rapidement que les autres objets connus pour être en orbite autour de notre galaxie.

Ces galaxies naines ne seraient pas assez proches de la Voie lactée depuis suffisamment longtemps pour être en interaction gravitationnelle avec elle, amenant les scientifiques à penser qu'elles ne seraient arrivées que récemment dans la zone, il y a moins de deux milliards d'années (l'âge de la Voie lactée est estimé à 13,5 milliards d'années).

Que serait-il arrivé aux premières galaxies satellites ?

On sait désormais qu'au cours de son histoire, la Voie lactée a avalé à plusieurs reprises d'autres galaxies : par exemple, la galaxie Gaïa-Encelade aurait été incorporée à la Voie lactée il y a quelque 10 milliards d'années, comme en témoigne une population d'étoiles en orbite à des énergies relativement faibles. La galaxie naine du Sagittaire est actuellement perturbée par les forces gravitationnelles de la nôtre, et y est peu à peu intégrée, et ce depuis environ 4 milliards d'années.

Au regard de toutes ces observations, d'après François Hammer, de l'Observatoire de Paris, « la force gravitationnelle simplement gigantesque de la Voie lactée détruirait facilement une galaxie naine après un ou deux passages à ses abords ». Les galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée n'auraient alors qu'une espérance de vie limitée.

Les galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée n’auraient alors qu’une espérance de vie limitée

Mais les scientifiques de l'étude vont plus loin : si la force gravitationnelle de la Voie lactée est trop importante pour permettre à une galaxie naine de subsister à son abord sur plus de deux passages, comment une galaxie naine pourrait-elle survivre plus longtemps (comme on l'avait pensé pour les galaxies naines de la Voie lactée) ?

Pour expliquer cela, les scientifiques feraient intervenir la matière noire, qui agirait d'après eux comme une colle consolidant les galaxies naines. La possibilité que ces galaxies abritent une certaine quantité de matière noire est d'ailleurs largement considérée, du fait du mouvement de leurs étoiles qui ne pourrait être expliqué que par de la matière « normale ».

L'histoire de notre Voie lactée semble désormais bien plus complexe que ce que l'on pensait précédemment, et ces recherches suggèreraient en outre un rôle important de la matière noire dans l'évolution de notre galaxie.

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