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Galaxies : l'étonnante danse dans le cosmos

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Découvrez la rencontre de deux galaxies, plus proche de la danse que de la collision. Cette simulation, réalisée par trois chercheurs sur un superordinateur, est entrecoupée de réelles images prises par le télescope spatial Hubble. De quoi mieux comprendre ces évènements, assez fréquents et qui s'étalent sur un milliard d'années.

Formées de cent à deux cents milliards d'étoiles mais surtout de vastes nuages de gaz, les galaxies sont plutôt stables. Cependant, groupées en « amas » (c'est le terme), elles s'attirent les unes les autres et entrent parfois en collision. C'est d'ailleurs ce qui arrivera à la nôtre et à notre voisine, la galaxie d'Andromède, les deux se rapprochant à grande vitesse. Rappelons que ce sont les amas ou les amas d'amas qui s'éloignent les uns des autres à très grande échelle, du fait de l'expansion de l'univers.

On pourrait croire que ces collisions sont des évènements cataclysmiques. Mais en fait, la densité de matière est si faible qu'il n'y a pas de chocs. Nuages et étoiles se croisent, le plus souvent de loin. C'est ce que montrent les simulations mais aussi les observations car nous voyons aujourd'hui de nombreux couples en train de s'interpénétrer ainsi.

Comment simuler une telle collision ?

Les simulations sont simples dans le principe, consistant à considérer deux nuages de points, chacun de ces derniers étant affecté d'une masse. Il est alors facile, à chaque itération, de calculer les forces de gravitation qui agissent sur chaque point et donc le mouvement qu'il prendra. En revanche, il faut prendre en compte des centaines de milliards de points et procéder à un nombre suffisant d'itérations sur toute la durée de la collision, qui peut durer un milliard d'années. Un supercalculateur est indispensable.

C'est ainsi que trois chercheurs américains ont visualisé un tel phénomène dans cette vidéo diffusée par la Nasa. Leur (excellente) idée fut d'y insérer des images prises par le télescope spatial Hubble et montrant différentes étapes de véritables collisions. On peut ainsi comparer la simulation et la réalité, et vérifier que les mouvements calculés sont plausibles. Ce que nous admirons ici est très proche de la réalité mais avec un accéléré vertigineux : une minute et demie y résume un milliard d'années...

© C. Mihos et Hernquist (simulation), F. Summers (visualisation), Nasa, Futura