Un événement cosmique captivant se prépare à façonner notre destin galactique, avec des implications fascinantes sur notre compréhension de l’univers. Tenez-vous prêt à plonger dans les mystères des galaxies et des étoiles qui se déplacent à des vitesses extraordinaires, révélant l’inattendu.
La fusion entre la Voie lactée et la galaxie d’Andromède (M31) est prévue pour se produire dans environ 4,5 milliards d’années. Cet événement cosmique, connu sous le nom de « collision galactique », ne sera pas une collision classique, mais plutôt une interaction gravitationnelle complexe, où les étoiles et les systèmes stellaires des deux galaxies seront reconfigurés sous une nouvelle forme. Cependant, certains astrophysiciens estiment que cet événement pourrait déjà être en cours !
Des étoiles super-rapides d’Andromède pourraient déjà être présentes ici
Les étoiles éjectées de la galaxie voisine d’Andromède traversent-elles déjà la Voie lactée ?
La réponse est affirmative, selon un groupe d’astronomes du 12 mars 2024. Après avoir analysé les données de la sonde Gaia, ils ont avancé que certaines des étoiles les plus rapides qui traversent la Voie lactée pourraient provenir de l’extérieur de celle-ci.
Bien que les chercheurs ne soient pas certains, ils poursuivent l’exploration de cette possibilité intrigante. Le groupe – les astrophysiciens Lukas Gülzow, Malcolm Fairbairn et Dominik J. Schwarz – s’est concentré sur les étoiles se déplaçant à des vitesses extrêmement élevées dans notre galaxie. Ces étoiles hyper-rapides appartiennent à la classe des objets stellaires les plus rapides connus.
La première découverte, en 1988, se déplace à 2,4 millions de km/h, soit environ 700 km par seconde !
Pour vérifier leur hypothèse, le trio a modélisé un couple de galaxies sur ordinateur :
Nous avons donc simulé des étoiles hyper-rapides d’origine andromédienne avec des conditions initiales basées sur les attributs d’étoiles à haute vitesse mesurées dans la Voie lactée, ainsi qu’un modèle simple du potentiel gravitationnel d’Andromède et de la Voie lactée.
Le potentiel gravitationnel représente l’énergie nécessaire pour déplacer un objet. La revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a publié leurs résultats dans son édition d’avril 2024.
Andromède est en route de collision avec nous !
Andromède – une galaxie plus grande que la nôtre – se dirige vers nous. Chaque minute, elle se rapproche de 113 kilomètres. Mais ne vous inquiétez pas encore.
Les volumes de la Voie lactée et d’Andromède sont encore séparés par environ 2,5 millions d’années-lumière. Cela signifie que ces deux grandes galaxies de notre environnement cosmique – le Groupe Local – ne commenceront à se mêler réellement que dans environ 5 milliards d’années. Cela laisse encore le temps de s’en préoccuper.
À moins que, techniquement, la fusion ne se produise déjà. En effet, une recherche publiée en 2022 suggère que les halos galactiques se touchent déjà. Les halos galactiques sont des sphères d’étoiles, de poussière et de matière noire qui entourent de nombreuses galaxies, sinon la plupart.
Et ils sont d’une grande taille. Le halo galactique de la Voie lactée a un diamètre d’au moins 2 millions d’années-lumière. Le halo d’Andromède, plus grand, a une taille approximativement équivalente, mais est irrégulier.
Illustration des halos intérieur et extérieur de la Voie lactée. Un halo est un nuage sphérique d’étoiles entourant une galaxie. NASA, ESA, et A. Feild [STScI]
Si les étoiles d’Andromède se trouvent dans la Voie lactée – et vice-versa – cela constitue une preuve supplémentaire que la fusion est réellement en cours.
Combien d’étoiles voisines existent déjà dans la Voie lactée ?
Depuis la découverte de la première étoile hyper-rapide en 1988, plusieurs autres ont été identifiées dans la Voie lactée. La question est : combien d’entre elles proviennent de l’extérieur de la galaxie ? Plus précisément, combien viennent d’Andromède ?
Alors que nous espérons que la grande majorité des étoiles hyper-rapides dans notre galaxie prennent origine ici, nous estimons que le nombre d’étoiles d’Andromède à tout moment se situe entre 12 et 3 910, selon les hypothèses du modèle.
Il pourrait donc s’agir d’une poignée. Cela pourrait être des milliers, ont déclaré les chercheurs.
Cette illustration montre les trajectoires de collision de notre galaxie Voie lactée et de la galaxie Andromède. Les galaxies se déplacent l’une vers l’autre sous l’inexorable attraction gravitationnelle entre elles. Une galaxie plus petite, Triangulum, est également représentée, elle pourrait faire partie de la collision. NASA; ESA; A. Feild et R. van der Marel, STSc
Pourquoi se déplacent-elles si rapidement ?
On pense que la cause de ces énergies cinétiques élevées réside dans les interactions gravitationnelles entre systèmes d’étoiles binaires et le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée ou d’autres trous noirs massifs dans cette région.
Ainsi, parfois, un couple d’étoiles s’approche trop près du trou noir monstrueusement grand au sein d’un noyau galactique. Ensuite, une des étoiles acquiert suffisamment de vitesse pour échapper à son orbite. L’autre est capturée par le trou noir. La quantité d’élan impliquée propulse les étoiles en fuite à des millions de kilomètres par seconde. C’est similaire à la technique de fronde gravitationnelle utilisée pour accélérer les sondes spatiales dans le système solaire.
Illustration de l’effet de fronde gravitationnelle utilisé par la sonde spatiale Voyager 1 durant son trajet entre le 5 septembre 1977 et le 30 décembre 1981.
Les sondes passent près de grandes planètes, comme Jupiter, et acquièrent de la vitesse vers leurs destinations finales. Lorsque cela se produit avec des étoiles, c’est connu sous le nom de mécanisme de Hills.
Est-il possible de détecter des étoiles de la galaxie d’Andromède ?
Selon les chercheurs, leurs modèles montrent que certaines étoiles hyper-rapides de notre galaxie pourraient avoir eu leur origine en Andromède.
Cependant, pour l’affirmer avec certitude, les astronomes et astrophysiciens doivent connaître le chemin que ces étoiles hyper-rapides ont suivi pour atteindre leurs positions actuelles. C’est la méthode utilisée. Ils ont commencé par chercher des étoiles hyper-rapides capturées.
Pour cela, ils ont découvert que de nombreuses étoiles de vitesse hyper-rapide inférieure ne sont pas suffisamment rapides pour échapper de nouveau à la Voie lactée. Ainsi, une fraction significative des étoiles hyper-rapides provenant d’Andromède reste capturée par la gravité de la Voie lactée.
Pour évaluer si les étoiles hyper-rapides d’Andromède arrivant dans la Voie lactée sont exclues par les observations, ils ont comparé les étoiles HVS simulées à des données d’étoiles du Gaia DR3.
A short video navigating through the #GaiaSky DR3-large dataset (~122 million stars) in real time. #GaiaDR3 is really amazing. pic.twitter.com/cdKErgsxJC
— Gaia Sky (@GaiaSky_Dev) Juin 14, 2022
Gaia est une sonde européenne qui étudie la distribution des étoiles dans la Voie lactée. Le DR3 est le troisième ensemble de données des observations de Gaia, publié en juin 2022.
Selon les calculs, au moins 10 étoiles d’Andromède devraient se trouver dans notre galaxie.