L'amas d'étoiles des Hyades se confond progressivement avec l'arrière-plan des étoiles de la Voie lactée. L'amas est situé à 153 années-lumière et est visible à l'œil nu car les membres les plus brillants forment une forme d'étoiles en « V » dans la constellation du Taureau, le taureau. Cette image montre des membres des Hyades identifiés dans les données Gaia. Ces étoiles sont marquées en rose, et les formes des diverses constellations sont tracées en vert. On peut voir des étoiles des Hyades s'étirer depuis l'amas central pour former deux « queues ». Ces queues sont appelées queues de marée et c'est par elles que les étoiles quittent l'amas. L'image a été créée à l'aide de Gaia Sky. Crédit :ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO ; remerciement :S. Jordan/T. Sagrista.
Les données du satellite de cartographie des étoiles Gaia de l'ESA ont révélé des preuves convaincantes que l'amas d'étoiles le plus proche du soleil est perturbé par l'influence gravitationnelle d'une structure massive mais invisible dans notre galaxie.
Si vrai, cela pourrait fournir des preuves d'une population suspectée de "sous-halos de matière noire". et sont maintenant répandus à travers la galaxie, constituant une sous-structure invisible qui exerce une influence gravitationnelle notable sur tout ce qui dérive trop près.
La chercheuse de l'ESA Tereza Jerabkova et ses collègues de l'ESA et de l'Observatoire européen austral ont fait cette découverte en étudiant la façon dont un amas d'étoiles proche se fond dans le fond général des étoiles de notre galaxie. Cette découverte était basée sur la première version de la troisième version de Gaia (EDR3) et les données de la deuxième version.
L'équipe a choisi les Hyades comme cible car c'est l'amas d'étoiles le plus proche du soleil. Il est situé à un peu plus de 153 années-lumière, et est facilement visible pour les observateurs du ciel dans les hémisphères nord et sud sous la forme d'étoiles brillantes en forme de "V" qui marque la tête du taureau dans la constellation du Taureau. Au-delà des étoiles brillantes facilement visibles, les télescopes en révèlent une centaine de plus faibles contenus dans une région sphérique de l'espace, environ 60 années-lumière de diamètre.
La véritable étendue des queues de marée Hyades a été révélée pour la première fois par les données de la mission Gaia de l'ESA. Les données Gaia ont permis de retracer les anciens membres de l'amas d'étoiles (en rose) dans tout le ciel. Ces étoiles sont marquées en rose, et les formes des diverses constellations sont tracées en vert. L'image a été créée à l'aide de Gaia Sky. Crédit :ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO ; remerciement :S. Jordan/T. Sagrista
Un amas d'étoiles perdra naturellement des étoiles car, lorsque ces étoiles se déplacent dans l'amas, elles se tirent les unes sur les autres par gravité. Ce tiraillement constant modifie légèrement la vitesse des étoiles, en déplaçant certains vers les bords de l'amas. De là, les étoiles peuvent être balayées par l'attraction gravitationnelle de la galaxie, formant deux longues queues.
Une queue traîne l'amas d'étoiles, l'autre se retire devant lui. Ils sont connus sous le nom de queues de marée, et ont été largement étudiés dans les collisions de galaxies, mais personne ne les avait jamais vus depuis un amas d'étoiles ouvert proche, Jusqu'à très récemment.
La clé pour détecter les queues de marée est de repérer quelles étoiles dans le ciel se déplacent de la même manière que l'amas d'étoiles. Gaia rend cela facile car il mesure avec précision la distance et le mouvement de plus d'un milliard d'étoiles dans notre galaxie. "Ce sont les deux quantités les plus importantes dont nous avons besoin pour rechercher les queues de marée des amas d'étoiles dans la Voie lactée, " dit Tereza.
Les tentatives précédentes d'autres équipes n'avaient rencontré qu'un succès limité car les chercheurs n'avaient recherché que des étoiles qui correspondaient étroitement au mouvement de l'amas d'étoiles. Cela excluait les membres qui sont partis plus tôt dans son histoire de 600 à 700 millions d'années et qui voyagent donc maintenant sur des orbites différentes.
Pour comprendre la gamme d'orbites à rechercher, Tereza a construit un modèle informatique qui simulerait les diverses perturbations que les étoiles s'échappant de l'amas pourraient ressentir pendant leurs centaines de millions d'années dans l'espace. C'est après avoir exécuté ce code, puis en comparant les simulations aux données réelles indiquant que la véritable étendue des queues de marée Hyades a été révélée. Tereza et ses collègues ont trouvé des milliers d'anciens membres dans les données de Gaia. Ces étoiles s'étendent maintenant sur des milliers d'années-lumière à travers la galaxie en deux énormes queues de marée.
Mais la vraie surprise était que la queue de marée arrière semblait manquer d'étoiles. Cela indique que quelque chose de beaucoup plus brutal est en train de se produire que l'amas d'étoiles en train de se « dissoudre » en douceur.
Exécuter à nouveau les simulations, Tereza a montré que les données pourraient être reproduites si cette queue était entrée en collision avec un nuage de matière contenant environ 10 millions de masses solaires. "Il a dû y avoir une interaction étroite avec cette touffe vraiment massive, et les Hyades viennent de se briser, " elle dit.
Mais quelle pourrait être cette touffe ? Il n'y a aucune observation d'un nuage de gaz ou d'un amas d'étoiles aussi massif à proximité. Si aucune structure visible n'est détectée même dans les futures recherches ciblées, Tereza suggère que l'objet pourrait être un sous-halo de matière noire. Ce sont des amas naturels de matière noire qui sont censés aider à façonner la galaxie au cours de sa formation. Ce nouveau travail montre comment Gaia aide les astronomes à cartographier ce cadre de matière noire invisible de la galaxie.
"Avec Gaïa, la façon dont nous voyons la Voie lactée a complètement changé. Et avec ces découvertes, nous serons en mesure de cartographier les sous-structures de la Voie lactée bien mieux que jamais, " dit Tereza. Et après avoir prouvé la technique avec les Hyades, Tereza et ses collègues étendent maintenant le travail en recherchant les queues de marée d'autres, amas d'étoiles plus éloignés.
