Diagramme schématique montrant deux étapes de la formation d'étoiles dans la Voie lactée selon Noguchi. Dans l'illustration supérieure, le bleu (froid) et le rouge (chaud) indiquent le gaz. La carte des couleurs dans le panneau inférieur montre la distribution de la composition élémentaire des étoiles calculée par le modèle de Noguchi avec la ligne violette indiquant comment la composition élémentaire du gaz change au fil du temps (Crédit :M. Noguchi, courtoisie de la Nature). Les contours superposés montrent la distribution des étoiles du voisinage solaire observées par APOGEE, un dispositif spectroscopique attaché au télescope de 2,5 m de la Fondation Alfred P. Sloan à l'observatoire Apache Point au Nouveau-Mexique (Crédit :M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), reproduit avec autorisation © ESO).
La galaxie de la Voie lactée est déjà morte une fois, et nous sommes maintenant dans ce qui est considéré comme sa seconde vie. Les calculs de Masafumi Noguchi (Université du Tohoku) ont révélé des détails auparavant inconnus sur la Voie lactée. Ceux-ci ont été publiés dans l'édition du 26 juillet de La nature .
Les étoiles de la Voie lactée se sont formées à deux époques différentes par des mécanismes différents. Il y a eu une longue période de dormance entre les deux, lorsque la formation d'étoiles a cessé. Notre galaxie natale s'est avérée avoir une histoire plus dramatique qu'on ne le pensait à l'origine.
En calculant l'évolution de la Voie lactée sur une période de 10 milliards d'années, Noguchi a inclus le concept de « l'accrétion de flux froid, " une nouvelle idée proposée par Avishai Dekel (The Hebrew University) et ses collègues. Elle décrit comment les galaxies collectent le gaz environnant pendant leur formation. Bien que la formation en deux étapes ait été suggérée pour des galaxies beaucoup plus massives par Yuval Birnboim (The Hebrew University) et ses collègues , Noguchi a pu confirmer que la même image s'applique à notre propre Voie Lactée.
L'histoire de la Voie Lactée s'inscrit dans la composition élémentaire des étoiles, parce que les étoiles héritent de la composition du gaz à partir duquel elles sont formées - en effet, les étoiles « mémorisent » l'abondance des éléments dans le gaz au moment où elles se forment.
Il existe deux groupes d'étoiles dans le voisinage solaire avec des compositions différentes. Un groupe est riche en éléments tels que l'oxygène, magnésium et silicium. L'autre contient beaucoup de fer. Des observations récentes de Misha Haywood (Observatoire de Paris) et de ses collègues ont révélé que ce phénomène prévaut sur une vaste région de la Voie lactée. L'origine de cette dichotomie n'était pas claire. Le modèle de Noguchi apporte une réponse à cette énigme de longue date.
Prédiction du modèle pour trois régions différentes de la Voie lactée (Crédit :M. Noguchi, courtoisie de la Nature). Les contours sont issus des observations d'APOGEE (Crédit :M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), reproduit avec autorisation © ESO).
La description de Noguchi de l'histoire de la Voie lactée commence au moment où des flux de gaz froids ont coulé dans la galaxie (accrétion de flux froid) et des étoiles se sont formées à partir de ce gaz. Au cours de cette période, le gaz a rapidement commencé à accumuler des éléments libérés par des explosions de supernovae de type II de courte durée. Ces étoiles de première génération sont donc riches en éléments .
Lorsque des ondes de choc sont apparues et ont chauffé le gaz à des températures élevées il y a 7 milliards d'années, le gaz a cessé de s'écouler dans la galaxie et les étoiles ont cessé de se former. Au cours de cette période, des explosions retardées de supernovae de type Ia à longue durée de vie ont injecté du fer dans le gaz et modifié sa composition élémentaire. Comme le gaz refroidi en émettant un rayonnement, il a commencé à refluer dans la galaxie il y a 5 milliards d'années (flux de refroidissement) et a rendu la deuxième génération d'étoiles riche en fer, y compris notre soleil.
Selon Benjamin Williams (Université de Washington) et ses collègues, notre galaxie voisine, Andromède, ont également formé des étoiles à deux époques distinctes. Le modèle de Noguchi prédit que les galaxies spirales massives comme la Voie lactée et Andromède ont connu un écart dans la formation d'étoiles, alors que les galaxies plus petites fabriquaient des étoiles en continu. Noguchi s'attend à ce que "les futures observations des galaxies proches puissent révolutionner notre vision de la formation des galaxies".
