Au tout début de notre Univers, il y a un peu plus de 13 milliards d'années, il y avait très peu de structure. Il y avait des étoiles, et elles se formaient à un rythme rapide, donnant le coup d'envoi à ce qu'on appelle l'ère stellifère. Mais les énormes galaxies majestueuses que nous voyons aujourd'hui, y compris notre galaxie de la Voie lactée, ne s'étaient pas encore formées.
Les premières galaxies à se former ont été des galaxies naines, et au fil du temps, elles ont fusionné pour construire les types de galaxies spirales que nous voyons aujourd'hui. Les astronomes savent que c'est ce qui s'est passé, mais la chronologie exacte de la Voie lactée n'est pas claire. Maintenant, une nouvelle étude publiée dans Nature Astronomy a révélé certains détails de la formation de notre galaxie d'origine.
La nouvelle étude, intitulée «Découvrir la naissance de la Voie lactée à travers des âges stellaires précis avec Gaia» est basée sur les données du vaisseau spatial Gaia de l'ESA. La mission de Gaia est de cartographier les étoiles dans la Voie lactée. Il ne les cartographiera pas tous, mais il mesurera avec précision la position et le mouvement de seulement un pour cent des 100 milliards d'étoiles de la galaxie. Cet échantillon révèle une image globale de la galaxie.
Le mouvement d'une étoile est communiqué à cette étoile au moment de sa formation. Gaia crée une carte 3D de la voie lactée en mesurant ce mouvement. Essentiellement, cette carte permet aux astronomes de regarder en arrière dans le temps, en retraçant le mouvement de l'étoile en arrière. C’est pourquoi les données Gaia sont un outil si puissant pour comprendre l’histoire de la Voie lactée.
Une équipe d'astronomes de l'Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) a utilisé ces données pour examiner l'histoire de la Voie lactée et découvrir à quoi elle ressemblait dans le passé. L'auteur principal de l'article est Carme Gallart, chercheuse à l'IAC. Dans un communiqué de presse, Gallart a déclaré: «Nous avons analysé et comparé avec des modèles théoriques la distribution des couleurs et des magnitudes (luminosités) des étoiles dans la Voie lactée, en les divisant en plusieurs composants; le soi-disant halo stellaire (une structure sphérique qui entoure les galaxies spirales) et le disque épais (étoiles formant le disque de notre Galaxie, mais occupant une certaine plage de hauteur.) »
Les astronomes ont étudié le halo galactique de la Voie lactée et y ont trouvé deux populations distinctes d’étoiles. L'une de ces populations est dominée par les étoiles bleues. Le mouvement de ces étoiles a dit aux astronomes qu'ils sont les restes d'une galaxie naine qui a fusionné avec la Voie lactée. Cette ancienne galaxie naine s'appelle Gaia-Enceladus. L'autre population du halo est constituée d'étoiles rouges. L'histoire de ces étoiles et la chronologie de la fusion Voie Lactée / Gaia-Encelade n'ont jamais été bien comprises.
Grâce à la mission Gaia et au travail de ces astronomes, nous comprenons maintenant mieux la fusion.
"L'analyse des données de Gaia nous a permis d'obtenir la distribution des âges des étoiles dans les deux composantes et a montré que les deux sont formées par des étoiles également anciennes, qui sont plus anciennes que celles du disque épais", explique un chercheur de l'IAC et co-auteur Chris Brook.
Mais cela soulève une autre question: si les deux populations d'étoiles ont le même âge, en quoi sont-elles différentes? Surtout, cela se résume à leur métallicité.
"La dernière pièce du puzzle a été donnée par la quantité de" métaux "(éléments qui ne sont pas de l'hydrogène ou de l'hélium) dans les étoiles d'un composant ou de l'autre", a expliqué Tomás Ruiz Lara, chercheur et co-auteur de l'IAC. "Les étoiles dans le composant bleu ont une plus petite quantité de métaux que celles du composant rouge."
Ces résultats, avec l'ajout des prédictions de simulations qui sont également analysées dans l'article, ont permis aux chercheurs de compléter l'histoire de la formation de la Voie lactée.
Les résultats de ce travail racontent une histoire de formation d'étoiles et de fusion et de croissance galactique qui aboutit à la Voie lactée actuelle.
Cette histoire commence il y a 13 milliards d'années, plusieurs centaines de millions d'années après le Big Bang, lorsque les étoiles se formaient dans deux systèmes distincts. L'une était la galaxie naine Gaia-Enceladus, et l'autre était l'ancêtre de notre Voie lactée. La première Voie lactée était environ 4 fois plus massive que la galaxie naine et était composée d'étoiles plus jeunes et de métallicité plus élevée.
Il y a environ 10 milliards d'années, il y a eu une violente collision entre Gaia-Encelade et la première voie lactée. Cet événement a mis certaines étoiles de la galaxie naine et d'autres de la plus grande Voie lactée dans un mouvement chaotique, et finalement elles ont formé le halo. Ensuite, il y a eu une longue période d'explosions chaotiques de formation stellaire, jusqu'à ce que les choses se calment il y a environ 6 milliards d'années. Ensuite, le gaz s'est installé dans le disque de la galaxie et nous a donné ce que nous appelons le disque mince.
«Jusqu'à présent, toutes les prédictions et observations cosmologiques de galaxies spirales éloignées similaires à la Voie lactée indiquent que cette phase violente de fusion entre de plus petites structures était très fréquente», explique Matteo Monelli, chercheur à l'IAC et co-auteur de l'article . "Nous avons maintenant été en mesure d'identifier la spécificité du processus dans notre propre galaxie, révélant les premières étapes de notre histoire cosmique avec des détails sans précédent."
Plus:
- Communiqué de presse: Les débuts de la Voie lactée révélés
- Article de recherche: Découvrir la naissance de la Voie lactée à travers des âges stellaires précis avec Gaia
- Mission Gaia de l'ESA
