Notre Galaxie a-t-elle des propriétés particulières qui ont favorisé la formation d'un Système solaire comme le nôtre avec sa planète miracle, notre Planète bleue ? Nous ne le savons pas encore, mais déjà, la Voie lactée ne semble pas dans la moyenne des grandes galaxies spirales lorsque l'on étudie leurs galaxies satellites. Il y a au moins de quoi s'interroger sur la matière noire, selon des chercheurs de l'université de Stanford, en Californie.
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Nous aimerions bien savoir si nous sommes seuls dans la Galaxie et même dans l’Univers, comme le pensent certains astrophysiciensastrophysiciens. Si tel n'est pas le cas, nous aimerions savoir aussi si nous sommes atypiques ou non parmi les formes de vie intelligentes ayant développé une technologie au moins aussi avancée que la nôtre.
Pour répondre à ces questions, on peut déjà chercher à savoir si notre Système solaire est une singularité dans la Voie lactée, avec une composition et une évolution chimique particulière accompagnant une structuration qui le serait tout autant. L'étude des exoplanètes devrait nous aider à y voir plus clair.
Mais peut-être faut-il aller encore plus loin et se demander si notre Système solaire ne pourrait apparaître que dans une galaxie elle aussi atypique. Pour cela, il faut étudier la variété des galaxies et comprendre comment elles se forment et évoluent. L'étude de notre Galaxie peut nous donner des outils pour comprendre les autres galaxies, tout comme l'étude du Soleil et du Système solaire nous a permis de mieux comprendre les étoilesétoiles et les autres systèmes planétaires. Mais il fallait être prudent en extrapolant et, de fait, nous avons été surpris par l'existence des Jupiter chaudesJupiter chaudes au cours des années 1990. La Voie lactée n'est peut-être pas non plus un laboratoire dont les informations contenues peuvent être facilement transposables aux autres galaxies.
L'observatoire Palomar, situé au sommet de la montagne Palomar, dans le nord du comté de San Diego, en Californie, est un centre de recherche astronomique détenu et exploité par Caltech. L'observatoire abrite trois télescopes de recherche actifs : le télescope Hale de 5,1 mètres, le télescope Samuel Oschin de 1,2 mètre et le télescope de 1,5 mètre. Les recherches à l'observatoire Palomar sont menées par une large communauté d'astronomes de Caltech et d'autres institutions partenaires nationales et internationales. Conçu il y a près de cent ans, l'observatoire Palomar est à la pointe de la recherche astronomique depuis le milieu du siècle. Aujourd'hui, l'observatoire fonctionne toutes les nuits claires et constitue une installation emblématique pour le progrès scientifique, le développement d'instruments et la formation des étudiants. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Palomar Observatory
Une saga commencée à l'observatoire Palomar il y a une décennie
Pour ce qui concerne la formation et les propriétés des galaxies, le modèle cosmologique standardmodèle cosmologique standard fait jouer un rôle important à la matière noirematière noire et en retour, le monde des galaxies peut poser des contraintes sur la physiquephysique derrière la matière noire.
Un sujet d'étude intéressant et potentiellement prometteur en ce qui concerne les interrogations précédentes est celui de l'étude des populations de galaxies nainesgalaxies naines satellites autour des galaxies qui ressemblent en taille et en forme à la Voie lactée qui est, rappelons-le, une galaxie spirale barréegalaxie spirale barrée.
Depuis plusieurs années, une équipe de chercheurs se penche sur ce domaine de recherche en utilisant en particulier les instruments disponibles au mythique observatoire PalomarPalomar, en Californie, dans le cadre du Satellites Around Galactic Analogs (SAGA) Survey.
Rappelons avant d'aller plus loin que selon le modèle cosmologique standard basé sur la fameuse matière noire froide, c'est-à-dire des distributions de particules massives ou non, mais se comportant comme un gazgaz où les particules se déplacent lentement et donc lui donnant une température froide (attention à ne pas oublier que l'on ne peut parler que de température pour un système physique macroscopique et jamais de la température d'une particule), les simulations numériquessimulations numériques prédisent de nombreuses galaxies naines autour des grandes galaxies comme la Voie lactée et Andromède. Or, le compte n'y est semble-t-il pas et l'on ne sait pas vraiment pourquoi.
Toujours est-il que trois nouvelles études codirigées par des scientifiques de Stanford, et notamment l'astrophysicienne Risa Wechsler, viennent de révéler que la naissance de notre Galaxie n'est peut-être pas typique de la façon dont d'autres galaxies ont évolué.
Détecter des galaxies satellites, une entreprise difficile
Les trois articles publiés dans The Astrophysical Journal sont le fruit d'une décennie de recherche ayant conduit les membres de la collaboration Saga à identifier et étudier 101 galaxies analogues à la Voie lactée dans le but, en premier lieu, d'y repérer des galaxies naines satellites et d'autres, un peu plus grandes, similaires au Petit et au Grand Nuage de Magellan (avec pour acronymes respectivement SMC et LMC en anglais).
L'idée était de tenter de déterminer l'impact des halos de matière noire sur l'évolution galactique. Selon le modèle cosmologique standard, ce sont ces halos qui ont accéléré l'effondrementeffondrement gravitationnel de la matière normale baryonique pour provoquer la naissance des étoiles et des premières galaxies en quelques centaines de millions d'années tout au plus, alors que sans les particules de matière noire dont les distributions sont largement dominantes en massesmasses par rapport à la matière baryonique, celle-ci n'aurait pas encore eu le temps de former des galaxies.
Trois-cent-soixante-dix-huit galaxies satellites entourant 101 hôtes de type Voie lactée ont été trouvées. C'est une performance remarquable car comme l'explique Risa Wechsler dans un communiqué de l'université de Stanford : « C'est un projet vraiment ambitieux. Nous avons dû utiliser des techniques astucieuses pour trier ces 378 galaxies en orbiteorbite parmi des milliers d'objets en arrière-plan. C'est un véritable problème d'aiguille dans une botte de foin. »
Les astrophysiciens se sont concentrés sur les petites galaxies satellites les plus brillantes. Notre Voie lactée en posséderait quatre dont, toujours selon les chercheurs, feraient partie les LMC et SMC. En moyenne, il y en aurait entre 0 et 13 pour les autres grandes galaxies retenues dans la campagne d'observation de Saga.
Un bilan de Saga en 2022. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Palomar Observatory
Des taux de formation d'étoiles différents qui intriguent
Le premier article à ce sujet explique en outre que les galaxies hôtes dotées de grands satellites, de taille similaire aux galaxies massives LMC et SMC ont tendance à avoir plus de satellites dans l'ensemble. Or, la Voie lactée abrite en fait moins de satellites que les galaxies similaires, ce qui en fait une singularité !
Le deuxième article ajoute à la perplexité des astrophysiciens en ce qui concerne notre Galaxie, car Saga a révélé que dans une galaxie hôte typique, les satellites forment toujours des étoiles. Mais dans le cas de la Voie lactée, la formation d'étoiles ne se produit que dans les LMC et SMC. Tous ses satellites plus petits ont cessé de former des étoiles.
Pour Risa Wechsler, et toujours dans le communiqué de l'université californienne : « Nous avons maintenant une énigme. Qu'est-ce qui, dans la Voie lactée, a provoqué l'arrêt de la formation d'étoiles de ses petits satellites de faible masse ? Peut-être que, contrairement à une galaxie hôte typique, la Voie lactée possède une combinaison unique de satellites plus anciens qui ont cessé de former des étoiles et de satellites plus récents et actifs - le LMC et le SMC - qui ne sont tombés que récemment dans le halo de matière noire de la Voie lactée. »
On se souvient que l’étude des galaxies naines de la Voie lactée et d'Andromède dans le passé avait conduit certains chercheurs à penser qu'il fallait en fait abandonner l'hypothèse de la matière noire froide pour la remplacer par celle de la fameuse théorie Mond qui modifie les lois de la mécanique céleste de NewtonNewton.
