Le halo d’étoiles de la Voie lactée n’est pas une sphère parfaite comme on l’imagine

Le Halo D'étoiles De La Voie Lactée N'est Pas Une

Sortez un instant de la Voie lactée et vous remarquerez peut-être que le disque brillant d’étoiles que nous appelons chez nous a une étrange distorsion. Maintenant, il semble que le reste de notre galaxie soit également un peu hors service, selon les astronomes.

Une nouvelle carte des étoiles au-dessus et au-dessous du plan galactique montre que son halo galactique – le globe diffus de gaz, de matière noire et d’étoiles qui entoure les galaxies spirales – est également instable.

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Au lieu de la belle sphère ronde que les astronomes attendaient, le halo de la Voie lactée est un ellipsoïde ondulant dont les trois axes sont tous de longueurs différentes. La recherche est disponible dans The Astronomical Journal.

« Pendant des décennies, l’hypothèse générale a été que le halo stellaire est plus ou moins sphérique et isotrope, ou le même dans toutes les directions », explique l’astronome Charlie Conroy du Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). « Nous savons maintenant que l’image classique de notre galaxie intégrée dans un volume sphérique d’étoiles doit être abandonnée. »

Déterminer la forme de notre galaxie est vraiment difficile à faire. Imaginez essayer de comprendre la forme d’un vaste lac pendant que vous flottez au milieu de celui-ci.

Ce n’est que ces dernières années, avec le lancement du télescope Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) en 2013, que la compréhension détaillée de la forme tridimensionnelle de notre galaxie a été acquise.

Gaïa partage l’orbite de la Terre autour du Soleil. Les changements de position du télescope dans le système solaire permettent de mesurer la parallaxe (déplacement apparent d’un objet lorsque vous changez le point d’observation) des objets dans la Voie lactée, obtenant les mesures les plus précises à ce jour pour calculer les positions et les mouvements de milliers d’étoiles lointaines.

Grâce à ces données, nous savons maintenant que le disque de la Voie lactée est déformé et tordu. Nous savons également que la Voie lactée s’est livrée à plusieurs reprises à des actes de « cannibalisme galactique », dont l’un des plus importants semble avoir été une collision avec une galaxie que nous appelons Sausage Gaia, ou Gaia Encelade, il y a environ sept à dix milliards d’années. .

Cette collision, selon les scientifiques, a créé le halo stellaire de la Voie lactée. Shaggy Gaia s’est disloquée lorsqu’elle a rencontré notre galaxie, avec sa population distincte d’étoiles réparties dans le halo de la Voie lactée.

Dirigée par l’astronome CfA et doctorant Jiwon « Jesse » Han, une équipe de scientifiques a entrepris de mieux comprendre le halo galactique et le rôle de Gaia Shaggy dans celui-ci.

« Le halo stellaire est un traceur dynamique du halo galactique », explique Han. « Pour en savoir plus sur les halos galactiques en général, et le halo galactique en particulier et l’histoire de notre propre galaxie, le halo stellaire est un excellent point de départ. »

Malheureusement, les données de Gaia sur les abondances chimiques des étoiles à halo au-delà de certaines distances ne sont pas très fiables. Les populations stellaires peuvent être liées entre elles par leurs abondances chimiques, ce qui en fait des informations importantes pour cartographier la relation entre les étoiles à halo.

Les chercheurs ont donc ajouté des données issues d’une recherche appelée « Hectochelle sur Halo en haute résolution », ou H3. Il s’agit d’une enquête terrestre qui a collecté, entre autres caractéristiques, des données d’abondance chimique sur des milliers d’étoiles dans le halo stellaire de la Voie lactée.

Avec ces données, les chercheurs ont déduit le profil de densité de la population stellaire du halo de la Voie lactée. Ils ont découvert que le meilleur ajustement à leurs données était un halo en forme de ballon de football incliné de 25 degrés par rapport au plan galactique.

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Les dimensions déduites du halo (Image : Han et al., AJ, 2022)

Cela correspond aux études précédentes qui ont révélé que les étoiles du halo de la Voie lactée occupent une formation ellipsoïde triaxiale (bien que les spécificités varient légèrement). Cela correspond également à la théorie selon laquelle Gaia Shaggy a créé, ou du moins a joué un rôle important dans la création, du halo de la Voie lactée. La forme déformée du halo suggère que les deux galaxies se sont heurtées à un angle.

Les chercheurs ont également trouvé deux empilements d’étoiles à des distances significatives du centre galactique. Ils ont découvert que ces collections représentent les apocentres des premières orbites stellaires autour du centre galactique – la plus grande distance parcourue par les étoiles sur leurs orbites elliptiques allongées.

Tout comme un corps en orbite accélère en atteignant le point le plus proche de son centre d’attraction, ou «péricentre», l’apocentre est un point de décélération.

Lorsque Gaia’s Sausage est entré en collision avec la Voie lactée, ses étoiles ont été projetées sur deux orbites sauvages, ralentissant aux apocentres – au point de s’arrêter et de faire de cet endroit leur nouvelle maison.

Cependant, c’était il y a longtemps, assez longtemps pour que l’étrange forme se soit depuis longtemps transformée en sphère.

La forte inclinaison suggère que le halo de matière noire qui relie la Voie lactée – la masse mystérieuse responsable de l’excès de gravité dans l’Univers – est également fortement incliné.

Ainsi, même s’il semble qu’il y ait des réponses nouvelles et passionnantes, il y a aussi des questions nouvelles et passionnantes. Les recherches en cours et futures, selon les chercheurs, devraient fournir des contraintes encore plus fortes sur la forme du halo pour aider à comprendre comment notre galaxie a évolué.

« Ce sont des questions intuitivement intéressantes à poser sur notre galaxie : ‘A quoi ressemble la galaxie ?’ et ‘A quoi ressemble le halo stellaire ?’ » dit Han. « Avec cette ligne particulière de recherche et d’étude, nous répondons enfin à ces questions. »

Via Alerte scientifique

Image en vedette : Melissa Weiss/Centre d’astrophysique | Harvard et Smithsonien

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