Hubble capture les détails de la fusion « imminente » de deux galaxies

Les galaxies spirales NGC 5953 et NGC 5954, situées à environ 100 millions d’années-lumière, sont en train de fusionner. Elles sont si proches qu’elles forment désormais une entité nommée Arp 91. Cette fascinante interaction galactique a été capturée par Hubble : sur les clichés du télescope, on peut clairement apercevoir que l’une des galaxies est en train d’attirer l’autre. La fusion ne sera cependant complète que dans plusieurs centaines de millions d’années.

D’ailleurs, le même destin attend la Voie lactée. Selon les experts, notre galaxie finira elle aussi par fusionner avec la galaxie la plus proche, la galaxie Andromède. De telles interactions gravitationnelles sont courantes et constituent une partie importante de l’évolution galactique. En effet, bien que l’Univers soit immense, les galaxies sont souvent reliées les unes aux autres par des filaments de gaz intergalactique, de véritables « autoroutes » sur lesquelles circule la matière cosmique, menant irrémédiablement au rapprochement de ces monstres spatiaux.

La plupart des astronomes pensent que les fusions entre galaxies spirales conduisent à la formation d’un autre type de galaxies, appelées galaxies elliptiques. Mais nous ne verrons malheureusement pas l’issue de cette rencontre : ces interactions extrêmement énergétiques et massives se déroulent sur des centaines de millions d’années ! Arp 91 ne changera donc pas vraiment d’aspect au cours de nos courtes vies.

Une interaction qui favorise la formation d’étoiles

Arp 91 n’en est qu’aux prémices de la fusion : la structure en spirale de chacune des deux galaxies — NGC 5953 située au bas de l’image, puis NGC 5954 située en haut à droite — apparaît en effet encore relativement intacte. NGC 5954 est clairement attirée vers NGC 5953 et semble étendre un bras en sa direction, comme illustrée sur l’animation suivante :

Les experts notent que leur rapprochement a déjà entraîné une explosion de formation d’étoiles dans chacune d’entre elles ; le nouveau gaz qui pénètre dans les nuages galactiques provoque des interactions et des chocs au sein du gaz interstellaire, ce qui génère la formation de nouvelles étoiles. Le phénomène est également favorisé par le fait que chacune des galaxies comporte un trou noir supermassif en son centre, qui absorbe activement la matière, générant au passage de puissants vents de trous noirs qui perturbent encore davantage le gaz environnant.

Plusieurs études ont mis en évidence cette explosion d’étoiles inhérente aux interactions galactiques. À l’aide du réseau submillimétrique ALMA, une équipe d’astronomes du Centre d’astrophysique Harvard & Smithsonian, a étudié le gaz dans les régions centrales des galaxies des Antennes — une paire de galaxies elles aussi en interaction, située à environ 75 millions d’années-lumière, dans la constellation du Corbeau. Leur étude, publiée en 2017, montre que le taux de formation d’étoiles de ce système avoisine les dix masses solaires par an, en grande partie dans la région non nucléaire (dite « région de chevauchement ») des deux galaxies ; les deux régions nucléaires elles-mêmes semblent avoir des taux de formation d’étoiles plus faibles.

Des phénomènes très courants dans l’Univers

Les astronomes ont repéré de nombreuses fusions galactiques de ce type, chacune n’étant finalement — à notre échelle humaine — qu’un simple instantané d’un très long phénomène. Mais en étudiant collectivement les différentes interactions, les scientifiques ont pu reconstituer toute la séquence des événements, comme illustré par cette simulation proposée par l’ESA en 2016 :

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Dans quelques centaines de millions d’années, NGC 5953 et NGC 5954 devraient finir par fusionner en une seule et unique galaxie elliptique, caractérisée par une population de « vieilles » étoiles de faible masse, un milieu interstellaire clairsemé et par une activité de production d’étoiles minimale. La probable fusion de notre Voie lactée et d’Andromède devrait, quant à elle, se produire dans environ 4,5 milliards d’années, selon les experts.

À noter que lorsque la fusion implique deux galaxies de taille très différente, l’une étant beaucoup plus petite que l’autre, la galaxie la plus grande demeure généralement inchangée tandis qu’elle absorbe complètement la seconde, qui se disloque peu à peu. C’est ce qui se produit avec la Voie lactée qui engloutit actuellement deux de ses galaxies satellites, les galaxies naines du Sagittaire et du Grand Chien.

Il arrive également que deux galaxies entrent en collision, mais aient chacune une vitesse suffisante pour poursuivre chacune leur chemin après le choc. Ce type de collision engendre également une explosion d’étoiles (due à l’interaction des nuages de gaz et de poussière), mais surtout, peut impacter considérablement la forme et la trajectoire des galaxies impliquées.

Source : ESA/Hubble