La galaxie d'Andromède victime d'une collision frontale
Publié par Michel le 20/10/2006 à 00:00
Source: Observatoire de Paris
Illustration: NASA/JPL/P. Barmby (CfA) et Obspm
La structure du disque d'Andromède (ou Messier 31), la plus grosse galaxie spirale du Groupe Local, a toujours été un mystère: la carte du gaz interstellaire est dominée par un grand anneau, qui a l'air de se superposer à des morceaux de spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.).

La découverte par le satellite (Satellite peut faire référence à :) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) Spitzer d'un deuxième anneau, au centre de la galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la...), a permis à une équipe internationale de chercheurs (dont deux de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la navigation. Il vient...), LERMA, UMR8112 du CNRS) de proposer une solution au mystère grâce à la simulation numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par...): les deux anneaux seraient des ondes de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les...) se propageant à partir du centre, juste après l'impact d'une petite galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) compagnon, qui aurait traversé le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) d'Andromède. Ce travail est publié dans l'édition du 19 octobre de Nature.

Andromède, la galaxie spirale la plus proche de notre Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une...), recèle encore d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'énigmes. La question de la distribution des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de...) et des poussières constitue notamment un problème sur lequel les scientifiques butent depuis une vingtaine d'années. En effet, comment expliquer la présence d'un anneau externe éventré autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) d'Andromède, visible dans les spectres optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) et radio dont le centre est décalé de 1 kpc (Kiloparsec) par rapport au noyau central de la galaxie ? Grâce à des images réalisées dans le proche et moyen infrarouge fournies par le Spitzer Space Telescope, une équipe internationale de chercheurs lève le voile sur cette énigme.


Andromède et M32 vues par le télescope infrarouge Spitzer
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Spitzer a en effet dévoilé un indice jusque là invisible aux yeux des chercheurs: la présence d'un second anneau de gaz et de poussières au sein de M31 beaucoup plus petit que le premier. Celui-ci est interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) et son centre est décalé de 0,5 kpc par rapport au noyau galactique. En fait, cet anneau constituerait la première vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques centimètres...) d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) provoquée par un choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de civilisation ou de particules de hautes énergies.) colossal, se propageant du centre de la galaxie vers les régions extérieures: un peu comme lorsque l'on jette une pierre dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). A cette échelle galactique, seule la collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) de M31 avec une autre galaxie peut expliquer la présence de ces deux anneaux de poussières et de gaz, tous deux excentrés par rapport au noyau galactique. Mais alors quel est le coupable ?

A l'aide de simulations numériques, l'équipe internationale de chercheurs montre qu'il s'agirait de la galaxie M32, aujourd'hui une proche voisine d'Andromède. Les indices concernant la taille, la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) et la distance de M32 par rapport à M31, confirment l'hypothèse d'un choc entre les deux galaxies.

Par ailleurs, Andromède étant proche de notre Galaxie, cette découverte constitue une remarquable opportunité d'étudier plus précisément les conséquences des collisions entre galaxies.

Légende de l'illustration:
Emission de poussière et de macro-molécules du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est...) de la galaxie d'Andromède M31 observée avec IRAC, la caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) infrarouge du satellite Spitzer. M31 possède clairement deux anneaux. Outre le célèbre anneau externe situé à un rayon de ~10 kpc (souligné ici en vert), cette carte révèle un deuxième anneau au centre de 1,5 x 1 kpc (indiqué ici en bleu), décentré de 0,5 kpc par rapport au noyau de la galaxie. Les deux anneaux sont interprétés comme des ondes de densité produites par une collision presque frontale. Le candidat le plus probable est la galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 100 milliards d'étoiles de notre galaxie, la Voie...) voisine M32, qui apparaît très faible sur cette image, car elle n'a pas beaucoup de poussière.


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