Il y a entre 300 millions et 900 millions d'années, notre galaxie de la Voie lactée est presque entrée en collision avec la galaxie naine du Sagittaire. Les données de la mission Gaia de l’ESA montrent l’effet continu de cet événement, les étoiles se déplaçant comme des ondulations à la surface d’un étang. La collision galactique fait partie d'une cannibalisation en cours de la galaxie naine par la voie lactée beaucoup plus grande.
"Au début, les fonctionnalités étaient très étranges pour nous." - Teresa Antoja, chercheuse principale, Universität de Barcelona, Espagne.
Le principal objectif scientifique de Gaia est d'étudier un milliard d'étoiles dans notre voisinage galactique. Il crée une carte 3D précise de la Voie lactée et répond à des questions sur l'origine et l'évolution de notre galaxie. L'ESA a lancé Gaia en 2013 pour une mission planifiée de cinq ans.
Gaia a découvert la rencontre entre la Voie lactée et la galaxie naine du Sagittaire en cartographiant le mouvement des étoiles dans le disque galactique de la Voie lactée. Gaia mesure avec précision les positions et les vitesses précises d'un milliard d'étoiles. Le vaisseau spatial a déterminé ce que l'on appelle «l'espace des phases» pour un sous-ensemble de quelques millions d'étoiles, en estimant les vitesses tridimensionnelles de ces étoiles. Cet espace de phase, ou combinaison de position et de vitesse, a permis aux scientifiques d'étudier le mouvement stellaire des étoiles dans le disque.
"J'ai été un peu choqué et j'ai pensé qu'il pourrait y avoir un problème avec les données parce que les formes sont si claires." - Teresa Antoja, Universitat de Barcelona, Espagne.
Les mouvements stellaires dans l'espace des phases ont révélé quelque chose de choquant et d'inattendu. La chercheuse principale Teresa Antoja, de l'Universität de Barcelona en Espagne, a été choquée par ce que les données ont révélé. Elle pensait qu'il devait y avoir un problème dans les données. Un motif semblable à un escargot qui n'avait jamais été vu auparavant se détachait. Le motif était dans le graphique de l'altitude des étoiles au-dessus ou en dessous du plan de la Galaxie, tracé en fonction de leur vitesse dans la même direction. «Au début, les fonctionnalités étaient très étranges pour nous», explique Teresa. "J'ai été un peu choqué et j'ai pensé qu'il pourrait y avoir un problème avec les données parce que les formes sont si claires."
Mais la mission Gaia est une énorme entreprise. Il a des équipes de traitement et d'analyse des données dans toute l'Europe, et ces équipes ont testé toutes les données avant de les publier. Antoja et ses collègues ont également testé les données pour voir si des erreurs avaient provoqué l'apparition de la forme. Mais leur recherche d'erreurs n'a rien donné. Ils devaient accepter que la forme inhabituelle et inattendue était réellement là.
«Il semble que vous avez soudainement mis les bonnes lunettes et que vous voyez tout ce qui n'était pas possible de voir auparavant», explique Teresa.
Antoja a reconnu que la forme avait été révélée parce que les données de Gaia étaient d'une telle qualité. C'était comme mettre les bonnes lunettes. L'étape suivante consistait à déterminer la cause de cette forme.
Les ondulations dans les étoiles du disque de la Voie lactée étaient comme des ondulations sur un étang. «C'est un peu comme jeter une pierre dans un étang, qui déplace l'eau sous forme d'ondulations et de vagues», explique Teresa. Cependant, la surface d'un étang se calme assez rapidement. Le mouvement des étoiles dure depuis des centaines de millions d'années.
Une fois que l'équipe a su qu'elle voyait quelque chose de réel, elle a commencé à enquêter sur la cause de ces «ondulations». Qu'est-il arrivé à la Voie lactée pour les produire?
La Voie lactée, comme beaucoup de grandes galaxies, est un peu cannibale. L'une des façons dont il est devenu si grand est d'absorber les étoiles d'autres amas d'étoiles et d'autres galaxies. Une fois absorbées, ces étoiles se mélangent au reste de la galaxie. Mais dans ce cas, les nouveaux membres de la Voie lactée ne se sont pas mélangés.
Amina Helmi travaille à l'Université de Groningen, aux Pays-Bas. Elle est collaboratrice au projet et deuxième auteur du document résultant. Helmi a rappelé des études réalisées par elle-même et d'autres chercheurs sur la galaxie naine du Sagittaire. Le Sagittaire ne contient que quelques dizaines de millions d'étoiles, bien moins que les 100 à 400 milliards d'étoiles de la Voie lactée. Helmi savait que la Voie lactée mangeait la galaxie Sagittaire.
La dernière fois que les deux galaxies se sont rapprochées, elles ne se sont pas heurtées. Mais la gravité de cette rencontre rapprochée a suffi à perturber certaines des étoiles du disque de la Voie lactée. Tout comme une pierre lancée ondulant à la surface d'un étang.
"C'est exactement le genre de découverte que nous espérions provenir des données de Gaia." - Timo Prusti, scientifique du projet Gaia à l'ESA.
L'estimation de la dernière rencontre entre le Sagittaire et la Voie lactée était entre 200 millions et 1 milliard d'années. Et ce délai correspond au délai établi par les données Gaia.
Cela semble très convaincant. "L'étude implique, définitivement, que le disque de notre galaxie est dynamiquement jeune, sensible aux perturbations et changeant au fil du temps", a déclaré Antoja. Mais il faut encore faire preuve de prudence. La corrélation entre le mouvement des étoiles dans le disque de la Voie lactée et la galaxie Sagittaire est basée sur des modèles informatiques simples et des analyses.
Les données de Gaia ont beaucoup plus à nous apprendre sur l'évolution de la Voie lactée. L'équipe derrière l'étude a l'intention d'examiner plus en détail l'ensemble du phénomène. Il y a beaucoup de travail à faire et une énorme quantité de données à parcourir.
«La découverte a été facile; l'interprétation est plus difficile. Et la pleine compréhension de sa signification et de ses implications pourrait prendre plusieurs années. » dit Amina.
«C'est exactement le genre de découverte que nous espérions provenir des données de Gaia», a ajouté Timo Prusti, scientifique du projet Gaia à l'ESA.
- Communiqué de presse de l'ESA: GAIA fait allusion à la vie turbulente de notre galaxie
- Communiqué de presse de l'Université de Barcelone: GAIA détecte une secousse dans la voie lactée
- Accueil Mission GAIA
- Document de recherche: un disque de la voie lactée dynamique et jeune
