À l’aide des plus récentes simulations numériques réalisées autour de NGC 4013 (une galaxie spirale avec un bulbe minuscule), une équipe apporte un nouvel éclairage sur le scénario de la naissance des galaxies spirales comme la nôtre, la Voie lactée.

Il était généralement admis que les galaxies spirales se forment à partir de l'effondrementeffondrement d'un nuagenuage de gazgaz dans l'univers primordial. Les collisions entre galaxies, quant à elles, donnent plutôt naissance à de nouvelles avec un bulbe proéminent.

NGC 4013 a un bulbe minuscule. C'est une galaxie spirale de type tardif, vue de profil dans la constellation de la Grande Ourseconstellation de la Grande Ourse, à une distance de 55 millions d'années-lumièreannées-lumière. Elle a longtemps été considérée comme une galaxie isolée, à l'instar de la Voie lactée. Cependant, et contrairement à elle, NGC 4013 présente l'une des plus grandes déformations jamais observées dans les galaxies (dans son émissionémission en hydrogènehydrogène neutre), ainsi qu'un gigantesque courant stellaire en forme de boucle géante. Des travaux antérieurs ont essayé d'expliquer ces caractéristiques en mettant en jeu différents mécanismes indépendants.

Images extraites de la modélisation de la formation du système NGC 4013. © Observatoire de Paris, GEPI, <em>National Astronomical Observatories</em>

Images extraites de la modélisation de la formation du système NGC 4013. © Observatoire de Paris, GEPI, National Astronomical Observatories

Une clé pour comprendre la formation de la Voie lactée

La reproduction numérique simultanée de l'ensemble de ces caractéristiques singulières suggère que cette spirale sans bulbe s'est formée par une gigantesque coalescencecoalescence de deux galaxies très abondantes en gaz et de dimension comparable. Cette collision se serait produite dans un passé relativement récent, entre 2,7 et 4,6 milliards d'années.

Cet événement fait de NGC 4013 le chaînon manquantchaînon manquant entre les fusionsfusions galactiques observées dans l'universunivers lointain et la Voie lactée, dont l'activité est exceptionnellement calme depuis 11 milliards d'années. On pense maintenant que la moitié des spirales ont été formées par de telles collisions gigantesques au cours des neuf milliards d'années passées.

En apparaissant comme l'archétypearchétype d'une galaxie pratiquement sans bulbe, formée lors d'une collision relativement récente, NGC 4013 pourrait s'apparenter à la Voie lactée telle qu'elle était à son origine il y a 8 milliards d'années, ou encore à la galaxie d’Andromède à ses débuts, il y a 3 milliards d'années.

Les calculs ont été effectués en utilisant les supercalculateurssupercalculateurs du High Performance Computing Center au National Astronomical Observatories de l'Académie chinoise des sciences. Le code numérique hydrodynamique Tree-SPH de Gadget-2 est en accès libre. Il est accompagné d'une description complète de la formation stellaire, du refroidissement du gaz et des processus interactifsinteractifs.

Ces travaux, publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, résultent d'une collaboration internationale entre des chercheurs français de l'Observatoire de Paris, issus du laboratoire GEPI (Galaxies, ÉtoilesÉtoiles, PhysiquePhysique et Instrumentation de l'Observatoire de Paris, CNRS, université Paris-Diderot) et des chercheurs chinois du National Astronomical Observatories, Académie chinoise des Sciences. Cette collaboration a été menée dans le cadre du laboratoire international associé « Origines », qui a été fondé le 22 octobre 2008, à Pékin.