Pour s'agrandir, les galaxies fusionnent entre elles. Ou plutôt, la plus grosse mange la plus petite. De tels épisodes de cannibalisme galactique se sont produits à plusieurs reprises pour la galaxie d'Andromède. Une théorie veut qu'elle en aurait absorbé une grande il y a 2 milliards d'années. La preuve vient tout juste d'arriver !
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Visible à l'œilœil nu dans l'hémisphère Nordhémisphère Nord lors de nuits dénuées de pollution lumineuse, la galaxie d'Andromède est notre plus proche voisine. Aussi nommée Messier 31 ou NGC 224, elle se situe actuellement à 2,55 millions d'années-lumière du Soleil, et se rapproche dangereusement de la Voie lactée. Au point où les deux fusionneront d'ici environ 4,6 milliards d'années.
Tout au long de son existence, M31 n'a cessé d'interagir avec son voisinage par le biais d'événements qu'une étude récente et disponible sur ArXiv surnomme « immigrations galactiques ». Ils désignent la fusion avec d'autres galaxies, lorsque la plus grosse avale la plus petite. Ce sont précisément ces anciennes fusions galactiques qui ont intéressé une équipe internationale de chercheurs. Car il est possible de retrouver des traces de ces épisodes par le biais des mouvementsmouvements d'étoilesétoiles au sein d'une galaxiegalaxie, ou de leur composition. C'est le but de la discipline que l'on appelle « archéologie galactique ».
Des milliers d'étoiles qui indiquent une fusion galactique il y a 2 milliards d'années
Plusieurs hypothèses existent déjà sur le passé de M31, notamment l'une supposant une fusion avec une autre grande galaxie il y a 2 milliards d'années, formant la galaxie d'Andromèdegalaxie d'Andromède telle qu'on la connait aujourd'hui. Nommée M32p, elle aurait été la troisième plus grande galaxie du Groupe localGroupe local, après la Voie lactée et Andromède. Ses restes se trouveraient dans le halo intérieur de M31, précisément là où sont allés chercher les astronomesastronomes !
À l'aide du Dark Energy Spectroscopic Instrument, aussi appelé Desi, l'équipe a étudié plus de 11 000 sources lumineuses dans la direction d'Andromède, grâce à près de 4 heures d'exposition dans le ciel. L'instrument, situé sur le télescopetélescope Mayall en Arizona, a initialement été conçu pour cartographier l'UniversUnivers afin de mesurer l'effet de l'énergie noireénergie noire sur son expansion. Il est ainsi capable de caractériser de nombreuses sources lumineuses en peu de temps.
Le spectrographe Desi traque l'énergie noire. © CEA
Il a permis de confirmer la présence d'environ 7 500 étoiles intéressantes pour les chercheurs, sur toutes les sources identifiées. Celles-ci se sont révélées avoir de nombreuses caractéristiques communes, dont une métallicitémétallicité importante. Signifiant que la galaxie dont elles proviennent « avait une longue histoire de formation d'étoiles », détaille l'étude, cohérent avec l'idée d'une galaxie massive. Et confirmant que « la sous-structure dans le halo interne de M31 a été produite par un seul événement d'immigration galactique il y a 1 à 2 Gyr », expliquent les chercheurs.
« Nous n'avons jamais vu cela aussi clairement dans les mouvements des étoiles, et nous n'avions pas non plus vu certaines des structures résultant de cette fusion, a déclaré Sergey Koposov, coauteur de l'étude et astrophysicienastrophysicien à l'Université d'Edimbourg. Notre image émergente est que l'histoire de la galaxie d'Andromède est similaire à celle de notre propre galaxie, la Voie lactée. Les halos intérieurs des deux galaxies sont dominés par un seul événement d'immigration. »
Une histoire similaire à celle de notre galaxie la Voie lactée
C'est la première fois que des détails sur l'ancienne galaxie sont observés avec autant de clarté, selon l'étude. « C'est incroyable que nous puissions regarder le ciel et lire des milliards d'années de l'histoire d'une autre galaxie telle qu'elle est écrite dans les mouvements de ses étoiles - chaque étoile raconte une partie de l'histoire, a conclu Joan R. Najita, co-auteure de l'étude et astronome au NoirLab. Nos observations initiales ont dépassé nos attentes les plus folles et nous espérons maintenant mener une enquête sur l'ensemble du halo M31 avec DESI. Qui sait quelles nouvelles découvertes nous attendent ».
Les chercheurs ne comptent pas s'arrêter là. De futurs relevés permettraient se multiplier les étoiles observées dans le halo, et de recouper son histoire migratoire avec encore plus de détails ! Comme ils le rappellent, connaitre le passé de nos voisins galactiques est aussi essentiel pour comprendre comment se déroulera notre futur. Car la Voie lactée, en dehors de sa prochaine fusion avec Andromède, est aussi actuellement en train d'en avaler une autre : la galaxie naine du Sagittaire ! Une partie de cette fusion s'est déjà produite il y a environ 5,7 milliards d'années, laissant des traces sur certaines étoiles de la Voie lactée. Elle devrait traverser à nouveau notre disque galactique d'ici 100 millions d'années, conduisant inéluctablement à son absorptionabsorption.
Galaxie d'Andromède : son violent passé dévoilé
Dans notre univers, les galaxies grossissent en dévorant des galaxies nainesgalaxies naines qui passent à proximité. Et selon une récente étude, notre voisine, la galaxie d'Andromède (M31) aurait, à deux reprises au moins par le passé, connu de violents épisodes de cannibalisme.
Article de Nathalie MayerNathalie Mayer paru le 03/10/2019
La galaxie d’Andromède (M31) est la plus proche et la plus grande voisine de notre Voie lactée. Les astronomes estiment que toutes les deux entreront en collision d'ici quatre milliards d'années. Et dans l'espoir de se faire une idée plus précise du sort qui sera alors réservé à notre galaxie, des chercheurs de l'université de Sydney (Australie) se sont intéressés au passé de M31.
Ils ont étudié ses amas globulaires, comme des restes d'anciennes collisions galactiques. « Le halo stellaire de la galaxie d'Andromède est bien plus grand et plus complexe que celui de notre Voie lactée », remarque Dougal Mackey, astronome à l'université nationale d'Australie. De quoi imaginer pour M31, un passé violent de véritable cannibale galactique.
Une simulation de la collision que les astronomes annoncent d’ici quatre milliards d’années entre la galaxie d’Andromède et notre Voie lactée. © Nasa
Deux grands épisodes boulimiques
Ainsi, la galaxie aurait, au cours des quelques milliards d'années écoulées, gobé plusieurs petites galaxies. Elle aurait même englouti M32p, la troisième plus grande galaxie de notre voisinage, après la galaxie d'Andromède et la Voie lactée. La galaxie d'Andromède aurait aussi connu un autre épisode boulimique il y a 10 milliards d'années, aux premiers instants de son existence.
L'étude révèle également deux faits surprenants. D'abord que ces deux grands épisodes ont été alimentés par des galaxies venant de directions différentes. Ensuite que l'épisode le plus ancien semble se situer dans le plan des galaxies naines qui orbitent autour de M31. « Peut-être sous l'influence de la toile cosmique [ce vaste réseau de filaments de matièresmatières reliant les galaxies] mais ce n'est pour l'heure que pure spéculation », conclut Geraint Lewis, astronome à l'université de Sydney.
La galaxie d’Andromède aurait dévoré un frère de la Voie lactée
Dans le passé, il y a plus de deux milliards d'années, il y avait une troisième grande galaxie dans notre groupe local. Mais notre voisine Andromède l'aurait étripée. Après enquête, des astronomes viennent de retrouver ses restes.
Article de Xavier DemeersmanXavier Demeersman paru le 25/07/2018
Il s'en est passé des choses dans notre petit groupe local de galaxies, un amas d'une cinquantaine de galaxies actuellement dominé par Andromède et la Voie lactée où nous habitons. Actuellement, car le paysage continue toujours d'évoluer. Il sera en effet très différent dans trois à quatre milliards d'années, quand les deux principales galaxies spiralesgalaxies spirales auront fusionné, donnant ainsi naissance à l'Androlactée. Même chose dans le passé, d'autres galaxies peuplaient notre environnement et ont disparu depuis.
Il y a bien longtemps, la vie balbutiante sur Terre avait dans le ciel au-dessus d'elle, la nuit la brumebrume étoilée de la Voie lactée et aussi, selon toute vraisemblance, une autre galaxie. Pas une galaxie naine, comme le Grand et le Petit Nuage de MagellanPetit Nuage de Magellan que l'on peut admirer aujourd'hui dans le ciel austral..., non, une galaxie plus grande, estimée à environ 25 milliards de massesmasses solaires. Qu'est-elle devenue ? C'est du côté d'Andromède que des astronomes ont retrouvé sa trace après une véritable enquête policière. Notre voisine, aussi appelée Messier 31 (M31), l'aurait en réalité dévorée il y a de cela deux milliards d'années. Il n'en resterait plus aujourd'hui que quelques morceaux, disséminésdisséminés autour. D'ailleurs, l'intrigante galaxie satellite M32 en constituerait le plus gros reste visible.
M32, une petite galaxie satellite pas comme les autres
Curieux d'éclaircir la véritable nature de M32, l'équipe de chercheurs emmenée par Richard D'Souza s'est demandée si justement cette galaxie satellite d'Andromède n'aurait pas été victime d'un cannibalisme galactique. Très compacte, M32 ne ressemble pas, en effet, à une galaxie naine typique, peuplée d'étoiles, sortie de la même forge d'étoiles. Sa population est plus variée. « M32 est bizarre. Bien qu'elle ressemble à un exemple compact d'une vieille galaxie elliptiquegalaxie elliptique, elle a en fait beaucoup de jeunes étoiles, c'est l'une des galaxies les plus compactes de l'univers, il n'y a pas une autre galaxie comme celle-ci », a indiqué Eric Bell, de l'université du Michigan, qui a cosigné cette étude qui vient de paraître dans Nature Astronomy.
Leurs simulations montrent que la collision entre ces deux grandes galaxies produirait des effets que l'on peut voir aujourd'hui, comme la population d'étoiles dans le halo d'Andromède, un long courant stellaire et enfin M32, qui serait donc le reste du noyau de la galaxie dépecée. En outre, toujours selon leurs modèles, l'évènement coïncide avec une période où Andromède a connu de grands changements dans sa structure. « Cette interaction pourrait expliquer l'explosion de la formation d'étoiles dans M31 il y a environ 2 milliards d'années, durant laquelle environ un cinquième de ses étoiles se sont formées », écrivent les auteurs. Autre argument qui soutient cette hypothèse.
En somme, les astrophysiciens ont réussi à élucider deux énigmes : la vraie nature de M32 et les conséquences des interactions d'Andromède avec une autre grande galaxie. Comprendre comment cela a pu se passer et combien l'évènement a-t-il pu perturbé la grande galaxie spirale est important pour les chercheurs. Rappelons que c'est ce qui nous attend dans trois milliards d'années (nous, la Voie lactée). Les deux galaxies sont déjà sur leur trajectoire de collision et foncent l'une vers l'autre à plus de 100 kilomètres par seconde. Alors, est-ce que dans tel un choc frontalfrontal, les galaxies volent en éclat ? En est-il de même ailleurs, dans les autres amas et superamassuperamas de galaxies dans l'univers ?
La galaxie d'Andromède comme vous ne l'avez jamais vue !
Article de Rémy DecourtRémy Decourt publié le 24 octobre 2005
La NASANASA a rendu publique la vue la plus fine de la galaxie d'Andromède (M-31) dans l'infrarougeinfrarouge obtenue par le télescope spatial Spitzertélescope spatial Spitzer.
- Voir la galerie photo "Galaxies" (dernières images d'Andromède)
Cette vue n'est pas que belle. Elle fourmille de détails à même de mieux nous faire comprendre le passé tumultueux de cette galaxie, voisine de la Voie Lactée et située à quelque 2 millions d'années-lumière de nous. Son aspect est méconnaissable par rapport aux longueurs d'ondelongueurs d'onde du visible. Elle montre la structure même de la galaxie, impossible à voir dans les longueurs d'onde du visible. On y voit de multiples asymétries, une structure spirale complexe et surtout un anneau excentré et riche en formation d'étoiles.
Cet anneau n'est pas une surprise pour les astronomes. Mais, si par le passé on a toujours pensé qu'il faisait partie de la structure en spirale des bras, force est de constater que ce n'est pas le cas. L'anneau montre une ouverture en en endroit précis, là où ils pensent que la galaxie naine M32 est passée après avoir traversé le disque d'Andromède à grande vitessevitesse.
Cette image infrarouge montre également la poussière et les gazgaz interstellaires de la galaxie. Les régions centrales apparaissent plus nettes là où l'observation dans le visible est difficile, voire impossible, en raison de la grande concentration d'étoiles.
Le télescope spatial Spitzer
Le télescope spatial Spitzer (observatoire dans l'infrarouge) a été placé sur orbiteorbite le 25 août 2003 par une fuséefusée DeltaDelta II de Boeing depuis la base américaine de Cap CanaveralCap Canaveral (Centre spatial Kennedy). D'une duréedurée de vie opérationnelle d'au moins 2 ans et demi, susceptible d'être portée à 5, Spitzer complète la gamme des grands télescopes spatiaux de la NASA que sont Hubble, ChandraChandra et Compton (désorbité en 2000).
Depuis son orbite héliocentriquehéliocentrique, dosdos au Soleil, il étudiera notamment la formation des étoiles et des planètes. Il observera l'Univers comme il était il y a des milliards d'années et devrait aider les scientifiques à déterminer la façon et le moment dont les premiers objets se sont formés, ainsi que leur composition.
Il sera également capable de découvrir des objets jamais observés auparavant car occultés par la poussière interstellairepoussière interstellaire comme les étoiles et les galaxies les plus lointaines et observera les objets les plus froids du Système SolaireSystème Solaire (planètes externes, astéroïdesastéroïdes et autres petits corps) et les disques de poussière présents autour de jeunes étoiles (disque proto-planétaire).
Le télescope est doté d'un miroirmiroir de 85 centimètres et de trois instruments à refroidissement cryogénique : une caméra fonctionnant dans le proche et moyen l'infrarouge, un spectrographespectrographe permettant d'analyser l'ensemble des longueurs d'ondes de l'infrarouge et un photomètre pour la collecte d'informations sur la gamme d'infrarouge lointain.
