Les astronomes savent depuis un certain temps que la Voie lactée et les galaxies d'Andromède entreront en collision à une date ultérieure. La meilleure estimation pour ce rendez-vous a été d'environ 3,75 milliards d'années. Mais maintenant, une nouvelle étude basée sur Data Release 2 de la mission Gaia de l'ESA apporte une certaine clarté à cette future collision.
L’image globale de la collision ne se limite pas à la seule Voie lactée et Andromède (M31). Les deux galaxies font partie d'un groupe de galaxies appelé le groupe local, et le groupe local a un troisième grand membre, la galaxie triangulaire (M33). Bien que le groupe local contienne d'autres galaxies, ce sont les trois susmentionnées qui constituent la majorité de la masse. Des trois, l'Andromède est la plus massive, la Voie lactée est la deuxième plus massive et le Triangulum est le troisième.
Le groupe local est composé de plus de 54 galaxies différentes, bien que la plupart d'entre elles soient des galaxies naines, attachées gravitationnellement aux trois grands. Le centre gravitationnel du Groupe se situe quelque part entre la Voie lactée et Andromède.
Bien qu'une collision soit prévue depuis un certain temps maintenant, il y a encore beaucoup d'incertitude. Le télescope spatial Hubble et d’autres «oscilloscopes au sol» comme le Very Long Baseline Array (VLBA) ont fourni les preuves observationnelles de cette collision. Avec ces données, les astronomes ont pu en apprendre un peu plus sur la façon dont les orbites de l'Andromède et du Triangulum ont changé au fil du temps.
L'Andromède et le Triangulum sont tous deux des galaxies spirales, comme la Voie lactée, et ils se situent entre 2,5 et 3 millions d'années-lumière de nous. Ils sont également suffisamment proches pour potentiellement interagir gravitationnellement, ce qui brouille les prédictions de collision.
C’est là que la mission Gaia de l’ESA entre en jeu.
“Nous devions explorer les mouvements des galaxies en 3D pour découvrir comment elles ont grandi et évolué, et ce qui crée et influence leurs caractéristiques et leur comportement.“
Auteur principal de l'étude Roeland van der Marel, Space Telescope Science Institute (STScI) Baltimore, États-Unis.
“Nous devions explorer les mouvements des galaxies en 3D pour découvrir comment elles ont grandi et évolué, et ce qui crée et influence leurs caractéristiques et leur comportement,», Explique Roeland van der Marel, auteur principal du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, aux États-Unis. "Nous avons pu le faire en utilisant le deuxième paquet de données de haute qualité publié par Gaia.“
La mission Gaia fait une carte 3D de notre galaxie de la Voie lactée, et elle fait également la même chose pour certaines parties du groupe local. Bien que «des étendues comme Hubble nous donnent des vues nettes des autres membres du groupe local, elles ne nous donnent pas les mesures précises des positions et des mouvements des étoiles individuelles. C’est la mission de Gaia.
“Nous avons passé au peigne fin les données de Gaia pour identifier des milliers d'étoiles individuelles dans les deux galaxies, et avons étudié comment ces étoiles se déplaçaient dans leurs maisons galactiques,»Ajoute le co-auteur Mark Fardal, également de STScI. "Alors que Gaia vise principalement à étudier la Voie lactée, il est assez puissant pour repérer des étoiles particulièrement massives et lumineuses dans les régions voisines de formation d'étoiles - même dans des galaxies au-delà de la nôtre.“
Dans le passé, lorsque les astronomes ont utilisé Hubble et d'autres observatoires pour étudier les mouvements des trois plus grands membres du Groupe local, ils ont trouvé deux possibilités. Soit la galaxie Triangulum est sur une orbite incroyablement longue de six milliards d'années autour d'Andromède, mais elle y est déjà tombée dans le passé, soit elle est actuellement à son tout premier automne. Chaque scénario reflète un chemin orbital différent, et donc une histoire et un avenir de formation différents pour chaque galaxie.
Mais maintenant, Gaia a donné aux astronomes beaucoup plus de données avec lesquelles travailler. Non seulement il révèle comment les galaxies se déplacent dans l'espace, mais il montre également leur vitesse de rotation. Ces données sur le taux de rotation sont depuis longtemps convoitées, depuis que les astronomes ont commencé à étudier la formation et l'évolution des galaxies il y a cent ans, et que Gaia a finalement délivré.
“Il a fallu un observatoire aussi avancé que Gaia pour enfin le faire.“
Roeland van der Marel, STScI.
“Il a fallu un observatoire aussi avancé que Gaia pour enfin le faire,», Explique Roeland. "Pour la première fois, nous avons mesuré la rotation du M31 et du M33 dans le ciel. Les astronomes considéraient les galaxies comme des mondes groupés qui ne pouvaient pas être des «îles» distinctes, mais nous savons maintenant le contraire. Il a fallu 100 ans et Gaia pour enfin mesurer le vrai, minuscule taux de rotation de notre grand voisin galactique le plus proche, M31. Cela nous aidera à mieux comprendre la nature des galaxies.“
Les chercheurs à l'origine de l'étude ont combiné les données existantes avec les nouvelles données de Gaia Release 2 pour créer une image plus précise de la façon dont Andromeda et le Triangulum se déplacent dans l'espace. Ils ont pu projeter cela dans le passé et dans le futur pendant des milliards d'années.
“Les vitesses que nous avons trouvées montrent que M33 ne peut pas être sur une longue orbite autour de M31 », explique co-auteur Ekta Patel de l'Université de l'Arizona, USA. «Nos modèles impliquent à l'unanimité que M33 doit être sur sa première infall dans M31.“
L'étude a également révélé plus de ce qui attend la Voie lactée et Andromède. Plutôt qu'une collision (qui est plus précisément appelée une interaction de marée car aucune étoile ou planète n'a jamais été susceptible d'entrer en collision), il y aura plus d'un coup de regard. Et plutôt que d'avoir lieu dans environ 3,75 milliards d'années, ce sera dans environ 4,5 milliards d'années. Phew!
“Cette découverte est cruciale pour notre compréhension de la façon dont les galaxies évoluent et interagissent. »
Timo Prusti, scientifique du projet Gaia de l'ESA
Le nouveau document et les nouvelles données de Gaia ont également mis en lumière la façon dont les galaxies comme Andromeda et Triangulum se forment et évoluent.
“Cette découverte est cruciale pour notre compréhension de la façon dont les galaxies évoluent et interagissent », déclare Timo Prusti, scientifique du projet ESA Gaia. "Nous voyons des caractéristiques inhabituelles dans M31 et M33, telles que des ruisseaux déformés et des queues de gaz et d'étoiles. Si les galaxies ne se sont pas réunies auparavant, elles ne peuvent pas avoir été créées par les forces ressenties lors d'une fusion. Peut-être se sont-ils formés via des interactions avec d'autres galaxies ou par la dynamique des gaz à l'intérieur des galaxies elles-mêmes.
Sources:
- Document de recherche: d'abord Gaia Dynamique du système Andromède: mouvements, orbites et rotation appropriés de DR2 de M31 et M33
- ESA Press Release: GAIA signe une nouvelle vitesse pour la collision entre la voie lactée et Andromeda
- Mission GAIA de l'ESA
