Tirée de l'observatoire de l'ESO à La Silla à l'aide d'un appareil photo reflex numérique, cette image capture le gaz, la poussière et les étoiles du Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée visible depuis l'hémisphère Sud. © Zdeněk Bardon/ESO

Sciences

Nuages de Magellan : il y en avait peut-être un troisième il y a des milliards d'années

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Des simulations numériques expliquent certaines caractéristiques étonnantes du Grand Nuage de Magellan. Il aurait avalé une galaxie naine il y a trois à cinq milliards d'années.

Les Nuages de Magellan forment un groupe de deux galaxies naines irrégulières visibles dans l'hémisphère Sud et voisines de la Voie lactée dont elles sont probablement des satellites. Elles n'ont été connues des Européens qu'au XVIe siècle, lorsque Fernand de Magellan les a observées dans le ciel austral lors de son tour du monde. On a d'une part le Grand Nuage de Magellan qui est situé à environ 157.000 années-lumière du Soleil dans les constellations de la Dorade et de la Table, et, d'autre part, le Petit Nuage de Magellan, situé lui à environ 197.000 années-lumière dans la constellation du Toucan.

À l'époque, bien sûr, personne ne connaissait la nature exacte de ces objets nébuleux ni leur distance et il a fallu attendre le XXe siècle, avec notamment Edwin Hubble, pour que l'on ait la preuve qu'il s'agissait bien d'exemples des « univers-îles » proposés par Thomas Wright et Emmanuel Kant. Ils contiennent chacun quelques milliards d'étoiles mais notre Galaxie en contient, elle, pas loin de 200 milliards. Le Petit Nuage de Magellan est 100 fois plus petit que la Voie lactée et le Grand Nuage de Magellan environ 10 fois. Séparés sur la voûte céleste par un angle d'environ 21°, ils sont distants l'un de l'autre d'environ 75.000 années-lumière.

Une présentation des Nuages de Magellan. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA Goddard Space Flight Center, Axel Mellinger, Central Michigan University

Le Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine particulière

Les Nuages de Magellan sont bien connus dans le monde de l'astrophysique, surtout depuis l'explosion en 1987 d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan dont les neutrinos produits lors de l'évènement ont été détectés sur Terre, mettant sur la piste du phénomène de l'oscillation des neutrinos, clé de l'énigme des neutrinos solaires. Ils fournissent aussi l'occasion d'étudier des galaxies parmi les plus proches de la Voie lactée et sont donc potentiellement riches en renseignements sur la physique et l'évolution des galaxies.

De ce point de vue, le Grand Nuage de Magellan pose quelques questions. La majorité de ses étoiles tournent dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son centre. Mais d'autres tournent en sens inverse, ce qui a laissé penser qu'elles avaient autrefois été arrachées par effet de marée au Petit Nuage de Magellan qui devait être plus proche et en interaction avec son voisin.

Autre détail curieux, les amas globulaires en orbite autour du Grand Nuage de Magellan sont soit constitués de très vieilles étoiles soit d'étoiles plus jeunes. On devait s'attendre à un large spectre interpolant ces deux populations d'amas globulaires mais ceux d'âges intermédiaires manquent à l'appel.

Une image de luminance inverse des grands et des petits nuages de Magellan, suite à deux heures d'exposition à l'aide d'un reflex numérique avec une lentille de 50 mm. L'image montre des coquilles de marée autour du Grand Nuage de Magellan, un pont d'étoiles reliant les deux et des cirrus galactiques au premier plan. Cela suggère une interaction proche ancienne avec fusion de galaxies. © Andrew Lockwood

Deux astrophysiciens de l'International centre for radio astronomy research (Icrar) en Australie pensent savoir d'où viennent ces « anomalies » du Grand Nuage de Magellan. Ils l'expliquent dans un article publié dans le journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Elles seraient les vestiges d'un évènement survenu il y a trois à cinq milliards d'années. À cette époque, si des humains avaient existé sur Terre, ils n'auraient pas vu deux mais bien trois nuages de Magellan dont deux étaient en train de fusionner pour donner le Grand Nuage de Magellan. Leur hypothèse est soutenue par des simulations numériques qui reproduisent certaines des traces qu'aurait laissées cette collision suivie d'une fusion entre deux galaxies naines sous forme de disques contenant étoiles et gaz, plongés dans des halos de matière noire.  

Un exemple de simulation numérique proposée pour expliquer les caractéristiques du Grand Nuage de Magellan (Large magellanic cloud, en anglais). © Ben Armstrong, ICRAR/UWA.

  • Certaines étoiles du Grand Nuage de Magellan tournent dans le sens contraire des autres autour du centre de cette galaxie naine, probablement satellite de notre Galaxie.
  • Ses amas globulaires sont soit très vieux, soit jeunes sans amas intermédiaires.
  • Ces caractéristiques seraient le vestige d'une fusion entre deux galaxies naines il y a trois à cinq milliards d'années, selon des simulations numériques.
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