Une simulation d'une collision entre la jeune Voie lactée et une galaxie plus petite. Crédit :Dr Tobias Buck (AIP/MPIA/NYU)
À ses débuts, la Voie lactée ressemblait à un smoothie géant, comme si des galaxies composées de milliards d'étoiles et d'une énorme quantité de gaz avaient été jetées dans un gigantesque mélangeur.
Mais une nouvelle étude distingue ce mélange en analysant des étoiles individuelles pour identifier celles qui sont nées à l'intérieur de la galaxie et celles qui ont commencé leur vie à l'extérieur.
"Bien que la Voie lactée soit notre galaxie natale, nous ne comprenons toujours pas comment elle s'est formée et a évolué", déclare le chercheur Sven Buder du Centre d'excellence ARC pour l'astrophysique du ciel en 3 dimensions (ASTRO 3D) et de l'Université nationale australienne (ANU ).
Son article, publié cette semaine dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , analyse en détail la lumière des étoiles, aidant à comprendre quels éléments ont contribué à la création de la Voie lactée que nous connaissons aujourd'hui.
"La Voie lactée a dévoré de nombreuses galaxies plus petites mais, jusqu'à récemment, nous n'avions pas suffisamment de preuves pour en être sûrs", déclare Buder.
"C'est parce que de simples images d'étoiles dans notre Voie lactée se ressemblent, qu'elles soient nées à l'intérieur ou à l'extérieur de la galaxie, puis se sont mélangées dans la galaxie."
Buder et ses collègues de l'équipe d'archéologie galactique avec HERMES (GALAH) ont utilisé le plus grand télescope optique d'Australie, le télescope anglo-australien (AAT), à l'observatoire de Siding Spring pour diviser la lumière de plus de 600 000 étoiles en longueurs d'onde avec le HERMES (High Efficiency and Resolution Spectrographe multi-éléments).
Rien qu'en regardant l'abondance du sodium, du fer, du magnésium et du manganèse dans une étoile, nous pouvons distinguer les étoiles nées dans la Voie lactée (vert) ou à l'extérieur (jaune). Crédit :Dr Tobias Buck (AIP/MPIA/NYU)
Cela crée effectivement 600 000 arcs-en-ciel stellaires connus sous le nom de spectres.
Dans chacun de ces arcs-en-ciel se trouvent des bandes de lumière spécifiques, plutôt comme de minuscules codes-barres uniques, qui varient en fonction de la composition chimique d'une étoile.
"Si une image vaut mille mots, ces spectres valent plus que mille images", explique Buder. "En "scannant" ces codes-barres stellaires, nous avons mesuré l'abondance de 30 éléments, tels que le sodium, le fer, le magnésium et le manganèse, et comment ils apparaissaient à différentes concentrations selon l'endroit où l'étoile était née."
Cette découverte est une première étape vers la reconstruction d'une image de "l'enfance" de la Voie lactée pour avoir une idée de la taille des galaxies qu'elle a consommées dans le processus.
"Cela pourrait également nous aider à comprendre comment plusieurs des caractéristiques de la galaxie que nous connaissons aujourd'hui ont vu le jour", déclare Buder.
Un mystère que les nouvelles observations pourraient aider à résoudre est pourquoi il y a deux groupes distincts d'étoiles dans le disque que nous voyons comme la bande "laiteuse" dans le ciel nocturne.
La Voie lactée possède deux populations d'étoiles distinctes, l'une plus ancienne que l'autre. Les étoiles les plus âgées se sont déplacées de sorte qu'elles semblent sortir du plan principal de la Voie lactée, tandis que les étoiles plus jeunes forment une bande beaucoup plus fine dans le plan. Crédit :Dr Tobias Buck (AIP/MPIA/NYU)
"La Voie lactée qui s'étend dans le ciel nocturne est un spectacle familier, et lorsque nous la regardons, nous regardons en fait le centre de notre galaxie avec ses milliards d'étoiles", explique Buder.
"Mais nous examinons deux populations d'étoiles, l'une beaucoup plus ancienne que l'autre. Les vieilles étoiles se sont déplacées de sorte qu'elles semblent sortir du plan principal de la Voie lactée, tandis que les étoiles plus jeunes forment une bande beaucoup plus mince dans le avion.
"Mais nous ne savons pas pourquoi cela s'est produit et nos dernières découvertes sur les vestiges de gigantesques collisions galactiques peuvent nous aider à comprendre", déclare Buder.
L'article de Buder fournit les dernières révélations en s'appuyant sur les données du projet Gaia, une ambitieuse mission satellite visant à tracer une carte tridimensionnelle de la Voie lactée pour aider à comprendre ses orbites, sa composition, sa formation et son évolution.
Les mesures du satellite Gaia peuvent nous aider à trouver des candidats d'étoiles précédemment extragalactiques, car elles se déplacent toujours différemment d'une étoile typique de la Voie lactée. Mais l'origine extragalactique d'une étoile ne peut être confirmée que par son empreinte chimique.
L'enquête GALAH est un programme d'observation à grande échelle dirigé par l'Australie qui utilise l'instrument HERMES pour obtenir les ensembles de données multidimensionnelles à résolution spectrale la plus élevée pour plus d'un million d'étoiles de tous âges et emplacements dans la Voie lactée, afin de retracer l'histoire complète de la galaxie.
