Des chercheurs de l’université de Harvard (États-Unis) ont établi une carte de la région externe du halo de la Voie lactée sur laquelle apparaît le sillage du passage de la galaxie du Grand nuage de Magellan laissé dans la matière noire. © Inga Av, Adobe Stock
Sciences

La carte la plus précise du halo de la Voie lactée révèle les traces d'un rapprochement d'une galaxie voisine

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[EN VIDÉO] De la matière noire se cache dans le halo de la Voie lactée  Des astronomes de l’université de Harvard (États-Unis) ont établi une carte du halo externe de notre Voie lactée. L’occasion pour eux de déduire la présence de matière noire, cette substance invisible censée constituer une grande part de la masse de notre Univers. Leur simulation montre deux zones de forte densité, en bleu clair. La structure plus petite qui apparait sur la carte correspond au sillage laissé par le passage dans la région du Grand nuage de Magellan, une galaxie satellite de la nôtre. © Nasa/JPL-Caltech/NSF/R. Blessé/N. Garavito-Camargo et G. Besla 

Grâce aux données des missions Gaia et Neowise, des astronomes sont parvenus à établir une carte précise des régions externes du halo de notre Voie lactée. Une carte sur laquelle apparait le sillage laissé par le passage du Grand nuage de Magellan dans la matière noire.

Le halo de la Voie lactée, c'est cette région située en dehors des bras galactiques. Une région pauvre en étoiles. Mais qui intéresse les astronomes, car elle pourrait contenir une grande quantité de matière noire, cette substance invisible et insaisissable censée constituer l'essentiel de la masse de notre Univers. Et aujourd'hui, des chercheurs de l’université de Harvard (États-Unis) nous proposent une cartographie d'une grande précision des régions externes de ce halo.

Ils ont d'abord travaillé sur les données de la mission Gaia de l'ESA qui fournit la localisation de nombreuses étoiles dans notre ciel. Mais sans pouvoir mesurer les distances par rapport aux étoiles dans les régions externes de la Voie lactée. Une fois identifiées les étoiles les plus probablement situées dans le halo, les astronomes en ont cherché appartenant à une classe possédant une « signature » spécifique détectable par Neowise (Near Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer) de la Nasa. Et c'est en connaissant leurs propriétés de base qu'ils ont finalement pu déterminer leur distance à la Terre et établir leur carte qui s'étend de 200.000 à 325.000 années-lumière du centre de la Voie lactée.

Cette carte montre comment le Grand Nuage de Magellan (LMC, pour Large Magellanic Cloud), une galaxie naine qui gravite autour de notre Voie lactée, a traversé notre halo galactique. Sa gravité a laissé derrière lui, un sillage dans les étoiles. C'est la première fois que ce sillage, prévu par la théorie, apparaît aussi nettement sur des images. Dans une forme, une taille et un emplacement qui confirment qu'il s'agit, pour le LMC, d'un premier passage dans notre Galaxie.

Ici, des images de la Voie lactée et du Grand nuage de Magellan (LMC) sont posées sur une carte du halo galactique environnant. La plus petite structure est un sillage créé par le mouvement du LMC à travers cette région. La plus grande caractéristique bleu clair correspond à une forte densité d’étoiles observées dans l’hémisphère nord de notre galaxie. © Nasa/ESA/JPL-Caltech/Conroy et. al. 2021

Des indices sur la nature de la matière noire

Cette nouvelle carte donne aussi aux astronomes, une occasion unique d'étudier la matière noire. Rappelons que cette matière -- que les chercheurs estiment cinq fois plus courante dans l'Univers que la matière classique que nous connaissons -- n'émet, ne réfléchit et n'absorbe pas de lumière. Elle peut seulement être trahie par son influence gravitationnelle. Les théories la placent notamment dans les halos galactiques.

Si c'est bien le cas, le passage du LMC dans la région externe du halo de notre Voie lactée aurait dû également laisser un sillage dans la matière noire. Et les astronomes pensent que celui qu'ils observent aujourd'hui sur leur carte correspond. Il se confond en tout cas, dans sa structure générale et dans son emplacement, avec celui prédit par un modèle élaboré par une équipe de l'université de l'Arizona (États-Unis). Avec des étoiles un peu comme des feuilles à la surface d'un océan invisible, se déplaçant avec la matière noire.

L'interaction entre le Grand Nuage de Magellan et la matière noire de notre Voie lactée pourrait avoir des implications majeures. Elle pourrait en effet mener à une réduction de l'orbite de notre galaxie satellite jusqu'à une collision et à la fusion de la Voie lactée avec le LMC d'ici deux milliards d'années. C'est ainsi que les astronomes imaginent que se forment les galaxies massives dans notre Univers. Par fusion de galaxies plus modestes. Comme cela semble avoir déjà été le cas pour la Voie lactée, il y a environ 10 milliards d'années.

Une analyse plus poussée du sillage observé par les chercheurs de l'université de Harvard pourrait même aider à préciser la nature de la matière noire. « Un peu comme on imagine que le sillage d'un bateau aura un aspect différent si le bateau navigue sur de l'eau ou sur de miel », précise Charlie Conroy, astronome à l'université de Harvard, dans un communiqué.

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