Une impression de la rencontre entre la Voie Lactée et la plus petite galaxie de la Saucisse il y a environ 8 à 10 milliards d'années. L'enregistrement de cette rencontre ancienne est encore conservé dans les vitesses et la chimie des étoiles. Crédit :V. Belokurov (Cambridge, ROYAUME-UNI); D'après une image de l'ESO/Juan Carlos Muñoz
Une équipe internationale d'astronomes a découvert une collision frontale ancienne et dramatique entre la Voie lactée et un objet plus petit, surnommée la galaxie "Sausage". Le crash cosmique a été un événement déterminant au début de l'histoire de la Voie lactée et a remodelé la structure de notre galaxie, façonnant à la fois son renflement intérieur et son halo extérieur, les astronomes rapportent dans une série de nouveaux articles.
Les astronomes proposent qu'il y a environ 8 à 10 milliards d'années, une galaxie naine inconnue s'est écrasée dans notre propre Voie lactée. Le nain n'a pas survécu à l'impact :il s'est rapidement effondré, et l'épave est maintenant tout autour de nous.
"La collision a déchiré le nain en lambeaux, laissant ses étoiles se déplacer sur des orbites très radiales" qui sont longues et étroites comme des aiguilles, a déclaré Vasily Belokurov de l'Université de Cambridge et du Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute de New York. Les trajectoires des étoiles les conduisent "très près du centre de notre galaxie. C'est un signe révélateur que la galaxie naine est arrivée sur une orbite vraiment excentrique et que son destin a été scellé."
Les nouveaux journaux du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , Les lettres du journal astrophysique et arXiv.org décrivent les principales caractéristiques de cet événement extraordinaire. Plusieurs des articles ont été dirigés par l'étudiant diplômé de Cambridge, GyuChul Myeong. Lui et ses collègues ont utilisé les données du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne. Ce vaisseau spatial a cartographié le contenu stellaire de notre galaxie, enregistrant les voyages des étoiles lors de leur voyage à travers la Voie lactée. Merci à Gaïa, les astronomes connaissent désormais les positions et les trajectoires de nos voisins célestes avec une précision sans précédent.
Les chemins des étoiles de la fusion galactique leur ont valu le surnom de "la saucisse de Gaïa, " a expliqué Wyn Evans de Cambridge. " Nous avons tracé les vitesses des étoiles, et la forme de saucisse vient de nous sauter dessus. Alors que la plus petite galaxie s'est brisée, ses étoiles étaient projetées sur des orbites très radiales. Ces étoiles de la saucisse sont ce qu'il reste de la dernière fusion majeure de la Voie lactée."
En regardant la distribution des vitesses des étoiles dans la Voie lactée, les étoiles de la galaxie Sausage forment une forme caractéristique en forme de saucisse. Cette forme unique est causée par les forts mouvements radiaux des étoiles. Comme le soleil se trouve au centre de cet énorme nuage d'étoiles, la distribution n'inclut pas les étoiles ralenties faisant actuellement demi-tour vers le centre de la galaxie. Crédit :V. Belokurov (Cambridge, Royaume-Uni) et Gaia/ESA
La Voie lactée continue d'entrer en collision avec d'autres galaxies, comme la chétive galaxie naine du Sagittaire. Cependant, la galaxie Sausage était beaucoup plus massive. Sa masse totale en gaz, les étoiles et la matière noire représentaient plus de 10 milliards de fois la masse de notre soleil. Lorsque la saucisse s'est écrasée dans la jeune voie lactée, sa trajectoire perçante a causé beaucoup de chaos. Le disque de la Voie Lactée était probablement gonflé voire fracturé suite à l'impact et aurait dû repousser. Et des débris de saucisses étaient dispersés tout autour des parties intérieures de la Voie lactée, créant le « renflement » au centre de la galaxie et le « halo stellaire » environnant.
Les simulations numériques du mashup galactique peuvent reproduire ces caractéristiques, a déclaré Denis Erkal de l'Université de Surrey. Dans les simulations menées par Erkal et ses collègues, les étoiles de la galaxie Sausage entrent sur des orbites allongées. Les orbites sont encore allongées par le disque croissant de la Voie lactée, qui gonfle et s'épaissit suite à la collision.
La preuve de ce remodelage galactique est visible dans les trajectoires des étoiles héritées de la galaxie naine, a déclaré Alis Deason de l'Université de Durham. "Les étoiles Saucisse tournent toutes à peu près à la même distance du centre de la galaxie." Ces demi-tours font que la densité du halo stellaire de la Voie lactée diminue considérablement là où les étoiles changent de direction. Cette découverte était particulièrement agréable pour Deason, qui a prédit cet empilement orbital il y a près de cinq ans. Le nouveau travail explique comment les étoiles sont tombées sur des orbites aussi étroites en premier lieu.
La nouvelle recherche a également identifié au moins huit grands, amas sphériques d'étoiles appelés amas globulaires qui ont été amenés dans la Voie lactée par la galaxie de la saucisse. Les petites galaxies n'ont généralement pas d'amas globulaires propres, la galaxie Sausage devait donc être assez grande pour héberger une collection d'amas.
"Bien qu'il y ait eu de nombreux satellites nains tombés sur la Voie lactée au cours de sa vie, c'était le plus grand de tous, " a déclaré Sergey Koposov de l'Université Carnegie Mellon, qui a étudié en détail la cinématique des étoiles Saucisse et des amas globulaires.
