Un groupe d'astronomes a montré que les étoiles les plus rapides de notre galaxie - qui voyagent si vite qu'elles peuvent échapper à la Voie lactée - sont en fait des fuyards d'une galaxie beaucoup plus petite en orbite autour de la nôtre.

Les chercheurs, de l'Université de Cambridge, utilisé les données du Sloan Digital Sky Survey et des simulations informatiques pour démontrer que ces sprinters stellaires provenaient du Grand Nuage de Magellan (LMC), une galaxie naine en orbite autour de la Voie lactée.

Ces étoiles rapides, connues sous le nom d'étoiles à hypervitesse, ont pu échapper à leur foyer d'origine lorsque l'explosion d'une étoile dans un système binaire a fait s'envoler l'autre à une telle vitesse qu'elle a pu échapper à la gravité du LMC et être absorbée dans la Voie lactée. Les résultats sont publiés dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , et sera présenté aujourd'hui (5 juillet) lors de la réunion nationale d'astronomie à Hull.

Les astronomes ont d'abord pensé que les étoiles à hypervitesse, qui sont de grandes étoiles bleues, peut avoir été expulsé du centre de la Voie lactée par un trou noir supermassif. D'autres scénarios impliquant la désintégration de galaxies naines ou d'amas d'étoiles chaotiques peuvent également expliquer les vitesses de ces étoiles, mais les trois mécanismes ne parviennent pas à expliquer pourquoi ils ne se trouvent que dans une certaine partie du ciel.

À ce jour, environ 20 étoiles à hypervitesse ont été observées, principalement dans l'hémisphère nord, bien qu'il soit possible qu'il y en ait beaucoup plus qui ne peuvent être observés que dans l'hémisphère sud.

"Les explications précédentes sur l'origine des étoiles à hypervitesse ne m'ont pas satisfait, " a déclaré Douglas Boubert, un doctorant à l'Institut d'astronomie de Cambridge et l'auteur principal de l'article. "Les étoiles à hypervitesse se trouvent principalement dans les constellations du Lion et des Sextans - nous nous sommes demandé pourquoi c'était le cas."

Une explication alternative à l'origine des étoiles à hypervitesse est qu'elles sont des fuites d'un système binaire. Dans les systèmes d'étoiles binaires, plus les deux étoiles sont proches, plus ils tournent vite l'un autour de l'autre. Si une étoile explose en supernova, il peut briser le binaire et l'étoile restante s'envole à la vitesse à laquelle elle était en orbite. L'étoile qui s'échappe est connue comme une fugue. Les étoiles en fuite originaires de la Voie lactée ne sont pas assez rapides pour être à hypervitesse car les étoiles bleues ne peuvent pas orbiter assez près sans que les deux étoiles ne fusionnent. Mais une galaxie en mouvement rapide pourrait donner naissance à ces étoiles rapides.

Le LMC est la plus grande et la plus rapide des dizaines de galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée. Il n'a que 10% de la masse de la Voie Lactée, et ainsi les fugueurs les plus rapides nés dans cette galaxie naine peuvent facilement échapper à sa gravité. Le LMC vole autour de la Voie lactée à 400 kilomètres par seconde et, comme une balle tirée d'un train en marche, la vitesse de ces étoiles en fuite est la vitesse à laquelle elles ont été éjectées plus la vitesse du LMC. C'est assez rapide pour qu'elles soient les étoiles à hypervitesse.

"Ces étoiles viennent de sauter d'un train express - pas étonnant qu'elles soient rapides, " a déclaré le co-auteur Rob Izzard, un boursier Rutherford à l'Institut d'astronomie. "Cela explique aussi leur position dans le ciel, car les fuyards les plus rapides sont éjectés le long de l'orbite du LMC vers les constellations du Lion et des Sextans."

Les chercheurs ont utilisé une combinaison de données du Sloan Digital Sky Survey et de simulations informatiques pour modéliser comment les étoiles à hypervitesse pourraient s'échapper du LMC et se retrouver dans la Voie lactée. Les chercheurs ont simulé la naissance et la mort d'étoiles dans le LMC au cours des deux derniers milliards d'années, et noté chaque étoile en fuite. L'orbite des étoiles en fuite après leur expulsion du LMC a ensuite été suivie dans une deuxième simulation qui comprenait la gravité du LMC et de la Voie lactée. Ces simulations permettent aux chercheurs de prédire où dans le ciel nous nous attendrions à trouver des étoiles en fuite depuis le LMC.

"Nous sommes les premiers à simuler l'éjection d'étoiles en fuite du LMC - nous prédisons qu'il y en a 10, 000 fuyards répartis dans le ciel, " a déclaré Boubert. La moitié des étoiles simulées qui échappent au LMC sont assez rapides pour échapper à la gravité de la Voie lactée, ce qui en fait des étoiles à hypervitesse. Si les étoiles à hypervitesse précédemment connues sont des étoiles en fuite, cela expliquerait également leur position dans le ciel.

Les étoiles bleues massives finissent leur vie en s'effondrant en une étoile à neutrons ou un trou noir après des centaines de millions d'années et les étoiles en fuite ne sont pas différentes. La plupart des étoiles en fuite dans la simulation sont mortes «en vol» après avoir été expulsées du LMC. Les étoiles à neutrons et les trous noirs qui restent continuent leur chemin et ainsi, avec le 10, 000 étoiles en fuite, les chercheurs prédisent également un million d'étoiles à neutrons et de trous noirs en fuite à travers la Voie lactée.

"Nous saurons bien assez tôt si nous avons raison, " a déclaré Boubert. " Le satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne rapportera des données sur des milliards d'étoiles l'année prochaine, et il devrait y avoir une traînée d'étoiles à hypervitesse dans le ciel entre les constellations du Lion et des Sextans au nord et le LMC au sud."