Surprise ! Les galaxies naines de la Voie lactée sont de nouvelles venues

Publié par Redbran le 25/11/2021 à 13:00
Source: Observatoire de Paris
À partir des dernières données astrométriques du catalogue Gaia, une équipe scientifique internationale dirigée par un astronome de l'Observatoire de Paris - PSL apporte un éclairage nouveau sur la façon dont les galaxies naines se sont trouvées autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de notre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...): une arrivée beaucoup plus récente que ce que l'on pensait depuis près 50 ans. L'étude parait en ligne le 24 novembre 2021 dans la revue Astrophysical Journal.

Depuis longtemps, on pensait que les galaxies naines situées au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la...) de la Voie lactée s'étaient satellisées autour d'elle il y a plusieurs milliards d'années. Mais cette idée a pu directement être remise en question grâce aux nouvelles données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) astrométriques du satellite Gaia (Le satellite Gaia est une mission astrométrique de l'Agence spatiale européenne (ESA) devant...), publiées en décembre 2020 dans le catalogue EDR3, et à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) les plus précises au monde (Le mot monde peut désigner :) à disposition de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...).


Image de la Voie lactée et son cortège de galaxies naines, réalisée à partir de Gaia EDR3. Chaque étoile est représentée par un point (Graphie). On y distingue les Nuages de Magellan ainsi que plusieurs galaxies naines qui ont été labélisées.
© ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO

Une équipe internationale dirigée par un astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique...) - PSL au département Galaxies, étoiles, physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) - GEPI (Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) - PSL / CNRS) et associant des scientifiques du National Astronomical Observatory of China (NAOC) et du Leibnitz Institute for Astrophysics at Postdam (AIP) s'est en effet penchée sur les mouvements propres des galaxies naines autour de la Voie lactée.

Et le résultat de l'étude est une complète surprise.

L'équipe a calculé les mouvements de 40 galaxies naines cartographiées par Gaia autour de la Voie lactée. Pour ce faire, elle a mesuré, pour chaque galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...), un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de quantités connues sous le nom de vitesses tridimensionnelles, puis en a déduit leurs énergies orbitales et leurs moments angulaires (rotationnels) (1). Ce sont ces deux dernières quantités qui ont créé la surprise: elles se sont avérées bien plus grandes, comparées à celles d'autres objets astronomiques entourant notre Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) que sont les étoiles géantes ou les amas d'étoiles appelés "amas globulaires".


Énergie en fonction du moment angulaire, démontrant que les galaxies naines (triangles) ont des énergies et des moments angulaires supérieurs à ceux des étoiles géantes du halo (à gauche, représentées par des points bleus) et des étoiles du courant du Sagittaire (à droite, représentées par des points bleus et mauves).
© François Hammer / Observatoire de Paris - PSL

Il est admis que tous les objets qui gravitent au voisinage de la Voie Lactée - étoiles géantes, amas globulaires et galaxies naines-, ont des énergies et moments angulaires (rotationnels) qui décroissent avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). Ils subissent en effet des pertes d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dues à des effets de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux...) ou au gré de rencontres avec d'autres objets. En d'autres termes, plus ils sont en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) sur de longues périodes, plus leurs énergies et moments angulaires diminuent en intensité.

Lire aussi: La story parue à ce sujet sur le site de l'ESA ✴ en anglais

L'étude qui paraît en ligne dans la revue Astrophysical Journal permet de réécrire l'histoire des galaxies naines situées dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) de Voie lactée. On sait déjà que la plupart des étoiles géantes entourant la Galaxie résultent d'une ancienne collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) qui a formé la Voie Lactée, il y a huit à dix milliards d'années. D'autres étoiles sont dans un gigantesque courant stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...), dont l'origine est liée à la chute et à la destruction de la galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre...) du Sagittaire dans la Voie Lactée, il y a 4 à 5 milliards d'années...

Mais parce que les galaxies naines ont des énergies et moments angulaires plus grands, l'étude conclut qu'elles ont rejoint la Voie Lactée beaucoup plus récemment: il y a seulement un ou deux milliards d'années. Dans ces conditions, elles ont à peine eu le temps de compléter une seule orbite. Il en résulte que ces galaxies naines viennent juste d'arriver à proximité de la Voie Lactée.

Il y a deux conséquences à cette découverte:

- La première, c'est que cette arrivée récente des galaxies naines au voisinage de la Galaxie est concomitante avec celle des Nuages de Magellan. Cela implique que notre Galaxie a très peu de vrais satellites contrairement à ce que l'on pensait.

- La seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) conséquence porte sur la présence de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) sombre dans les galaxies naines. Si ces dernières étaient des satellites de notre Voie lactée depuis plusieurs milliards d'années, elles devraient contenir beaucoup de matière sombre pour survivre aux gigantesques forces de marée de notre Galaxie. Puisque ces galaxies viennent d'entrer à proximité de la Voie Lactée, la présence de la matière sombre n'est plus nécessaire.

La question centrale est maintenant de savoir si ces petites galaxies naines sont à l'équilibre ou en processus de destruction.

Référence:
Ce travail de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'un article intitulé “Gaia EDR3 proper motions of Milky Way dwarfs. II: Velocities, Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) Energy and Angular Momentum”, par F. Hammer et al., paru en ligne le 24 novembre 2021 sur Astrophysical JournalDoi: 10.3847/1538-4357/ac27a8.

Collaboration:
L'équipe scientifique est composée de François Hammer (Observatoire de Paris - PSL), Jianling Wang (National Astronomical Observatory of China), Marcel Pawlowski (Leibniz-Institut for Astrophysics), Piercarlo Bonifacio (CNRS), Yanbin Yang (CNRS), Hefan Li (University of the Chinese Academy of Sciences), Carine Babusiaux (Université Grenoble Alpes), Frédéric Arenou (CNRS)

Notes:
(1) Le moment angulaire est le produit de la vitesse (On distingue :) tangentielle de la galaxie naine (la composante de la vitesse qui est projetée sur le ciel) par sa distance au centre de la Voie Lactée.
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