Depuis quelque temps, les astronomes savent que les collisions ou les fusions entre galaxies font partie intégrante de l'évolution cosmique. En plus de provoquer la croissance des galaxies, ces fusions déclenchent également de nouveaux cycles de formation d'étoiles à mesure que du gaz frais et de la poussière sont injectés dans la galaxie. À l'avenir, les astronomes estiment que la galaxie de la Voie lactée fusionnera avec la galaxie d'Andromède, ainsi que les petits et grands nuages magellaniques dans l'intervalle.
Selon les nouveaux résultats obtenus par des chercheurs du Center for Computational Astrophysics (CCA) du Flatiron Institute à New York, les résultats de notre éventuelle fusion avec les nuages magellaniques se font déjà sentir. Selon les résultats présentés à la 235e réunion de l'American Astronomical Society cette semaine, les étoiles se formant à la périphérie de notre galaxie pourraient être le résultat de la fusion de ces galaxies naines avec la nôtre.
Au cours de la présentation, qui a eu lieu le mercredi 8 janvier à Honolulu, l’équipe de recherche a expliqué comment les données de l’ESA Gaia L’observatoire a révélé l’existence d’un jeune amas stellaire à la périphérie du halo de la Voie lactée. Cette grappe a été désignée Price-Whelan 1 en l'honneur du chef d'équipe Adrian M. Price-Whelan (chercheur au CCA).
Encore plus surprenant, le fait que les spectres obtenus à partir de l'amas indiquent qu'ils se sont probablement formés à partir du flux de gaz émanant de l'un des bras du Grand Nuage de Magellan. La découverte suggère que ce flux de gaz s'étendant des galaxies, connu sous le nom de Leading Arm II, est considérablement plus proche de la Voie lactée qu'on ne le pensait (et aussi plus proche de la collision avec elle).
Certes, l'identification des amas d'étoiles dans notre galaxie est difficile car les étoiles peuvent sembler être groupées dans le ciel, mais elles sont séparées par de grandes distances dans la réalité. De plus, les étoiles peuvent être vues à proximité les unes des autres à un moment donné, mais elles se retrouvent ensuite se déplacer dans des directions différentes. Déterminer quelles étoiles sont regroupées nécessite des mesures précises des positions des étoiles dans le temps (aka. Astrométrie).
Tel est l’objectif du Gaia mission, qui recueille des données sur les positions, les distances et les mouvements appropriés d'environ 1,7 milliard d'objets célestes depuis 2013. En utilisant le dernier jeu de données publié par la mission, Price-Whelan et ses collègues ont recherché des preuves de jeunes étoiles très bleues qui avait des touffes se déplaçant avec eux. Après en avoir identifié plusieurs, ils les ont croisées pour éliminer les grappes connues.
En fin de compte, il n'en restait qu'un: un amas d'étoiles relativement jeune qui a environ 117 millions d'années et situé à l'extrême périphérie de la Voie lactée. Comme l'a expliqué Price-Whelan:
"Il s'agit d'un amas d'étoiles minable - moins de quelques milliers au total - mais il a de grandes implications au-delà de sa zone locale de la Voie lactée ... C'est vraiment, vraiment très loin. C'est plus loin que n'importe quelle jeune étoile connue de la Voie lactée, qui se trouve généralement dans le disque. Alors tout de suite, je me suis dit: "Holy smokes, qu'est-ce que c'est?" "
La position de l'amas le place dans le «halo» de la Voie lactée, la région extérieure de notre galaxie située au-delà des bras spiraux. Bien qu'il contienne la majorité de la masse de notre galaxie, il est également beaucoup plus sombre que les bras en spirale où se trouvent la majorité des étoiles de la Voie lactée. Dans cette région se trouve également une rivière de gaz connue sous le nom de «flux magellanique», qui forme le bord le plus à l'extérieur du SMC et du LMC et s'étend vers la voie lactée.
Ce flux est pauvre en métaux, contrairement aux nuages de gaz trouvés dans les tronçons extérieurs de la Voie lactée. Cela a permis à David Nidever, professeur adjoint à la Montana State University et co-auteur de l'étude, de déterminer que l'amas d'étoiles nouvellement découvert était d'origine extragalactique. En effectuant une analyse de la teneur en métal des 27 étoiles les plus brillantes de l'amas, il a constaté que leur métallicité était similaire à celle du Magellanic Stream.
Sur la base de ces résultats, l'équipe a conclu que l'amas formé sous forme de gaz provenant du courant magellanique traversait le halo de la Voie lactée. Combiné à l'attraction gravitationnelle de notre galaxie, le passage à travers le halo a créé une force de traînée qui a comprimé le gaz au point de s'effondrer pour former de nouvelles étoiles. Au fil du temps, les étoiles se sont déplacées en avant du flux gazeux et ont rejoint la Voie lactée extérieure.
L'étude de cet amas pourrait avoir des implications considérables pour notre compréhension de l'évolution de notre galaxie. Par exemple, les astronomes n'ont pas été en mesure de limiter efficacement la distance entre le courant magellanique et notre galaxie jusqu'à présent. Mais grâce à la découverte de ce nouvel amas d'étoiles, Price-Whelan et ses collègues prédisent que le bord du Magellanic Stream est à 90 000 années-lumière de la Voie lactée.
C'est à peu près la moitié de la distance qui avait été prédite auparavant. De plus, la découverte d'amas à la périphérie de la Voie lactée pourrait également révéler si les nuages magellaniques sont entrés en collision avec notre galaxie dans le passé. C'est la tendance apparente en ce qui concerne les fusions: les deux objets célestes ne se heurtent pas de front, mais se balancent et échangent du matériel, finissant par se fusionner pour former un seul objet.
Comme l'a indiqué Nidever, les découvertes de l'équipe incitent également les astronomes à affiner leurs théories sur la fusion du Grand Nuage de Magellan avec notre galaxie:
"Si le courant magellanique est plus proche, en particulier le bras le plus proche de notre galaxie, il est probable qu'il sera incorporé dans la Voie lactée plus tôt que ne le prévoit le modèle actuel. Finalement, ce gaz se transformera en nouvelles étoiles sur le disque de la Voie lactée. À l'heure actuelle, notre galaxie consomme du gaz plus rapidement que sa reconstitution. Ce gaz supplémentaire entrant nous aidera à reconstituer ce réservoir et à nous assurer que notre galaxie continue de prospérer et de former de nouvelles étoiles. »
Cette étude est la dernière d'une série rendue possible par le Gaia mission, qui font collectivement progresser notre compréhension de l'évolution de notre galaxie et continueront de le faire à l'avenir. Initialement prévu pour se terminer en 2018, le Gaia La mission a été prolongée et restera opérationnelle jusqu'en 2022 (sauf prolongation supplémentaire).
La prochaine version de Gaia les données d'archives (EDR3) se dérouleront en deux parties, la première étant publiée au troisième trimestre 2020 et la seconde au cours du second semestre 2021. La découverte de Price-Whelan 1 et l'analyse spectroscopique ultérieure des étoiles par l'équipe ont été à la fois le sujet d'articles qui ont été publiés dans The Astrophysical Journal les 5 et 16 décembre respectivement.
