Vue d'artiste de ce à quoi pourrait ressembler la Voie lactée vue d'en haut. Les anneaux colorés montrent l'étendue approximative de la galaxie fossile connue sous le nom d'Héraclès. Le point jaune indique la position du soleil. Crédit :Danny Horta-Darrington (Liverpool John Moores University), NASA/JPL-Caltech, et le SDSS
Des scientifiques travaillant avec les données de l'expérience d'évolution galactique de l'observatoire Apache Point de Sloan Digital Sky Surveys (APOGEE) ont découvert une "galaxie fossile" cachée dans les profondeurs de notre propre Voie lactée.
Ce résultat, publié aujourd'hui dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , peut ébranler notre compréhension de la façon dont la Voie lactée est devenue la galaxie que nous voyons aujourd'hui.
La galaxie fossile proposée est peut-être entrée en collision avec la Voie lactée il y a dix milliards d'années, quand notre galaxie en était encore à ses balbutiements. Les astronomes l'ont nommé Héraclès, après l'ancien héros grec qui a reçu le don de l'immortalité lors de la création de la Voie lactée.
Les restes d'Héraclès représentent environ un tiers du halo sphérique de la Voie lactée. Mais si les étoiles et le gaz d'Héraclès constituent un si grand pourcentage du halo galactique, pourquoi ne l'avons-nous pas vu avant ? La réponse réside dans son emplacement au plus profond de la Voie lactée.
"Pour trouver une galaxie fossile comme celle-ci, nous avons dû examiner la composition chimique détaillée et les mouvements de dizaines de milliers d'étoiles, " déclare Ricardo Schiavon de l'Université John Moores de Liverpool (LJMU) au Royaume-Uni, un membre clé de l'équipe de recherche. "C'est particulièrement difficile à faire pour les étoiles au centre de la Voie lactée, car ils sont cachés à la vue par des nuages de poussière interstellaire. APOGEE nous permet de percer cette poussière et de voir plus profondément au cœur de la Voie lactée que jamais auparavant."
Une image du ciel des étoiles de la Voie lactée vue de la Terre. Les anneaux colorés montrent l'étendue approximative des étoiles provenant de la galaxie fossile connue sous le nom d'Héraclès. Les petits objets en bas à droite de l'image sont les grands et petits nuages de Magellan, deux petites galaxies satellites de la Voie lactée. Crédit :Danny Horta-Darrington (Liverpool John Moores University), ESA/Gaïa, et le SDSS
APOGEE le fait en prenant des spectres d'étoiles en lumière proche infrarouge, au lieu de la lumière visible, qui est obscurci par la poussière. Au cours de sa vie d'observation de dix ans, APOGEE a mesuré les spectres de plus d'un demi-million d'étoiles dans toute la Voie lactée, y compris son noyau précédemment obscurci par la poussière.
L'étudiant diplômé Danny Horta de LJMU, l'auteur principal de l'article annonçant le résultat, explique, « examiner un si grand nombre d'étoiles est nécessaire pour trouver des étoiles inhabituelles dans le cœur densément peuplé de la Voie lactée, c'est comme trouver des aiguilles dans une botte de foin."
Pour séparer les étoiles appartenant à Héraclès de celles de la Voie Lactée originelle, l'équipe a utilisé à la fois les compositions chimiques et les vitesses des étoiles mesurées par l'instrument APOGEE.
"Sur les dizaines de milliers d'étoiles que nous avons observées, quelques centaines avaient des compositions chimiques et des vitesses étonnamment différentes, " dit Horta. " Ces étoiles sont si différentes qu'elles ne pouvaient venir que d'une autre galaxie. En les étudiant en détail, nous pourrions retracer l'emplacement précis et l'histoire de cette galaxie fossile."
Parce que les galaxies sont construites par fusion de galaxies plus petites à travers le temps, les restes de galaxies plus anciennes sont souvent repérés dans le halo externe de la Voie lactée, un nuage d'étoiles énorme mais très clairsemé enveloppant la galaxie principale. Mais depuis que notre galaxie s'est construite de l'intérieur vers l'extérieur, trouver les premières fusions nécessite d'examiner les parties les plus centrales du halo de la Voie lactée, qui sont enfouis profondément dans le disque et le renflement.
Les étoiles appartenant à l'origine à Héraclès représentent environ un tiers de la masse de l'ensemble du halo de la Voie lactée aujourd'hui, ce qui signifie que cette ancienne collision nouvellement découverte doit avoir été un événement majeur dans l'histoire de notre galaxie. Cela suggère que notre galaxie peut être inhabituelle, puisque la plupart des galaxies spirales massives similaires ont eu des vies précoces beaucoup plus calmes.
"Comme notre maison cosmique, la Voie Lactée est déjà spéciale pour nous, mais cette ancienne galaxie enfouie à l'intérieur la rend encore plus spéciale, " dit Schiavon.
Maîtres Karen, le porte-parole pour les commentaires du SDSS-IV, « APOGEE est l'une des enquêtes phares de la quatrième phase de SDSS, et ce résultat est un exemple de la science étonnante que n'importe qui peut faire, maintenant que nous avons presque terminé notre mission de dix ans."
Et cette nouvelle ère de découverte ne se terminera pas avec l'achèvement des observations APOGEE. La cinquième phase du SDSS a déjà commencé à prendre des données, et son "Milky Way Mapper" s'appuiera sur le succès d'APOGEE pour mesurer les spectres de dix fois plus d'étoiles dans toutes les parties de la Voie lactée, utilisant la lumière proche infrarouge, lumière visible, et parfois les deux.
