Les bords de la Voie lactée sont déformés par un phénomène encore inconnu

Si, initialement, les astronomes pensaient que la Voie lactée était une galaxie parfaitement symétrique aux bords spiraux aplatis, les données recueillies au cours des dernières années ont montré que la réalité est en fait très éloignée de cette image. En effet, en étudiant les données issues du télescope Gaia, des astrophysiciens ont montré que notre galaxie possède des bords recourbés et déformés. Tandis qu’aucune certitude n’existe concernant le phénomène à l’origine de ces déformations, les chercheurs suggèrent qu’elles pourraient être le résultat de l’effet gravitationnel d’une galaxie satellite.

La Voie lactée contient environ 250 milliards d’étoiles, regroupées en bras spiraux qui tournoient autour d’un trou noir supermassif central. Mais les astronomes ont observé une dynamique particulière au niveau des bordures de la Voie lactée, où le disque galactique semble devenir évasé, recourbé et déformé par une variété de phénomènes potentiels. L’étude a été publiée dans la revue Nature Astronomy.

Une étude progressive de la structure et la dynamique extérieures de la Voie lactée

Pour comprendre ce qui pourrait être à l’origine de la déformation extérieure de la Voie lactée, une équipe dirigée par Eloisa Poggio, astrophysicienne à l’Institut national italien d’astrophysique de Turin, a mesuré les mouvements de 12 millions d’étoiles géantes observées par le télescope spatial Gaia de l’Agence spatiale européenne.

« Notre Voie lactée présente une étude de cas unique pour les déformations galactiques, grâce à une connaissance détaillée de sa distribution stellaire et de sa cinématique. Cependant, la cause et la nature dynamique de la déformation de notre galaxie sont restées floues en raison d’un manque de contraintes cinématiques », explique Poggio.

Vidéo montrant une cartographie de la déformation extérieure de la Voie lactée basée sur l’étude des Céphéides :

En d’autres termes, les astrophysiciens n’ont commencé à modéliser en détail la déformation extérieure de la Voie lactée qu’au cours des dernières années, en raison des progrès des techniques d’observation. En 2019, par exemple, une équipe a créé une carte 3D de la déformation galactique basée sur des mesures de 2300 variables Céphéides.

Une déformation galactique extérieure révélée par Gaia

Poggio et ses collègues ont pu s’appuyer sur ces modèles pour établir leur étude grâce au second run de données du satellite Gaia, qui a été publié en 2018. Gaia a constitué le catalogue le plus complet de l’Univers observable jamais réalisé depuis son lancement en 2013. Le volume considérable d’observations a permis à Poggio et à ses collègues de mesurer les mouvements de millions d’étoiles géantes pour tracer la signature cinématique de la déformation de la galaxie.

« Nous avons mesuré la vitesse de la déformation en comparant les données avec nos modèles. Sur la base de la vitesse obtenue, la déformation effectuerait une rotation autour du centre de la Voie lactée en 600 à 700 millions d’années. C’est beaucoup plus rapide que ce que nous attendions sur la base des prédictions d’autres modèles », indique Poggio.

Alors que d’autres équipes ont également utilisé les données de Gaia en 2018 pour sonder les bords de notre galaxie, la nouvelle étude vise à contraindre les mécanismes possibles responsables de la déformation de la Voie lactée.

Les explications suggérées pour la distorsion ont inclus des couples (au sens mécanique du terme) de longue date émergeant de mouvements axiaux incompatibles du disque et du halo galactique, ou peut-être des forces de marée des galaxies satellites de la Voie lactée, qui pourraient tirer (par gravité) sur le disque.

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Une galaxie satellite à l’origine de la déformation galactique observée ?

En modélisant les mouvements des étoiles géantes de Gaia au fil du temps, l’équipe de Poggio a montré que l’attraction d’une galaxie satellite est la cause la plus probable de la déformation. « La direction et l’ampleur du taux de précession de la déformation favorisent le scénario selon lequel elle est le résultat d’une rencontre récente ou en cours avec une galaxie satellite, plutôt que la relique de l’histoire ancienne de la formation de la galaxie », expliquent les chercheurs.

Cette découverte pourrait corroborer d’autres études récentes qui reconstruisent le passé turbulent de la Voie lactée avec des galaxies proches, qui peuvent écrémer le matériau des bords des galaxies ou provoquer des perturbations en entrant en collision avec ces dernières.

Il faudra plus d’observations et de recherches pour confirmer que la déformation est principalement causée par les galaxies satellites. « Nos résultats suggèrent que les forces externes des galaxies satellites en interaction jouent un rôle important et continu dans la formation du disque externe de la Voie lactée », conclut l’équipe.

Sources : Nature Astronomy