Andromeda est entré en collision avec des milliards de frères et sœurs galactiques

Une nouvelle étude indique que le grand halo stellaire et l'évolution stellaire de notre galaxie sont dus à une collision majeure qui s'est terminée il y a 2 milliards d'années.

Selon une étude, une grande galaxie M32 s'est écrasée dans la galaxie d'Andromède il y a des milliards d'années, affectant pour toujours l'évolution des deux galaxies. La nouvelle étude publiée dans Nature Astronomy suggère que la fusion a affecté le halo d’étoiles et de groupes globulaires autour du disque d’Andromède, ainsi que le rythme de la formation d’étoiles de la galaxie.

La galaxie Andromède est dotée de sa galaxie satellite étrangement compacte, M32 (une boule de feu située sous le disque d’Andromède). Les astronomes soupçonnent maintenant que M32 pourrait être les restes d'une gigantesque galaxie ayant interagi avec Andromède il y a 5 milliards à 2 milliards d'années.
Lorenzo Comolli

Andromeda est le plus grand membre du groupe local de galaxies situé près de la Voie lactée, une galaxie spirale située à environ 2, 5 millions d'années-lumière. Sa proximité a incité les chercheurs Richard D Souza (Université du Michigan et Observatoire du Vatican) et Eric Bell (Université du Michigan) à comprendre son évolution. Les chercheurs ont recueilli des informations sur la façon dont les galaxies de taille Andromède se sont réunies à partir de deux types différents de simulations indépendantes à grande échelle, Illustris et de simulation de marquage de particules. Plus précisément, ils s'intéressaient à la densité du disque stellaire d'Andromède: 2600 années-lumière de hauteur, soit huit fois plus épais que le disque fin de la Voie Lactée, bien qu'il ne soit que deux fois plus large.

Les simulations ont montré qu’un disque stellaire aussi massif - sans parler du halo stellaire massif et riche en métal d’Andromeda - se formait invariablement après une collision galactique de grande ampleur, qui durait des milliards d’années. Le disque stellaire et le halo d'Andromeda ont une haute métallicité, ou une abondance d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, ce qui suggère qu'il s'agissait d'une galaxie massive, riche en métaux, qui s'est écrasée sur Andromède. Les deux pays auraient commencé à interagir au cours des 5 milliards d’années précédentes, et les effets de perturbation se seraient poursuivis jusqu’il ya 2 milliards d’années.

Les chercheurs concluent que M32, une galaxie étrangement compacte en orbite autour d’Andromeda, est très probablement ce qu’il reste de la galaxie qui a frappé Andromède. Les chercheurs ont appelé la galaxie parente M32p et ont suggéré qu’elle était semblable en masse à la Voie lactée avec un renflement de faible masse en son centre. Les chercheurs se demandaient depuis des années pourquoi M32 contenait autant d’étoiles dans un volume aussi réduit, explique M. D'Souza. Si une collision reformait cette galaxie il y a longtemps, elle pourrait expliquer nombre de ses attributs uniques.

La découverte la plus surprenante, ajoute D'Souza, est que le disque d'Andromeda a survécu à la fusion massive. de nombreuses études précédentes ont suggéré que de tels accidents allongeraient une galaxie spirale en un elliptique. Cependant, les observations montrent que le disque et le renflement de la galaxie étaient déjà en place avant la fusion. La galaxie voisine a donc conservé sa structure en spirale tout au long de la collision. Puragra Guha Thakurta (Université de Californie à Santa Cruz), qui n'a pas participé à l'étude, explique que toutes les fusions majeures ne produisent pas une galaxie elliptique. Le résultat final dépend du rapport de masse exact des deux galaxies fusionnantes et de la géométrie de la collision.

Les preuves supplémentaires de la collision historique proviennent d'un flot géant d'étoiles riches en métal découvertes dans le halo d'Andromeda au début des années 2000. Les chercheurs suggèrent que cette fonctionnalité est peut-être un champ de débris généré à la suite du crash. D'autres caractéristiques font également écho à une perturbation majeure. D'une part, environ un cinquième des stars d'Andromeda se sont formées il y a environ 2 milliards d'années - les séquelles de la fusion peuvent avoir déclenché leur naissance.

D'Souza ajoute qu'une fusion aussi importante a pu bouleverser l'histoire de l'ensemble du groupe local, mais des recherches supplémentaires dans ce sens sont nécessaires. "C'est comme un membre de la famille disparu dont personne ne veut parler", dit-il. "C'est une surprise majeure qu'il y ait quelque chose d'autre d'aussi gros que près de nous."

Puragra Guha Thakurta (Université de Californie à Santa Cruz), qui n'a pas participé à l'étude, affirme que la méthodologie de l'étude est valable. Néanmoins, affirme-t-il, il existe de nombreuses preuves à l'appui de l'idée que M32 représente les vestiges d'une fusion majeure: il y a un flot énorme d'étoiles et de gaz derrière M32, mais rien ne se cache en face de celle-ci. "On s'attend généralement à ce que les débris de marée résultant d'une fusion soient à peu près symétriques par rapport au reste de la fusion", explique-t-il.

Il note également que plusieurs aspects du scénario contiennent "une incertitude substantielle". Cela inclut la masse des deux galaxies, les mouvements de leurs étoiles, leur historique de formation d'étoiles et d'autres éléments susceptibles d'affecter le déroulement de la fusion. Cela dit, "il serait bien de pouvoir expliquer un tas de phénomènes... Avec un seul grand événement de fusion", dit-il.

Bien qu'il soit difficile de savoir si M32 représente les vestiges d'une fusion majeure, D'Souza et Bell affirment que leur travail montre de manière convaincante que quelque chose de très important a interagi avec Andromeda. Selon M. D'Souza, une galaxie à la recherche d'un bond de masse important nécessite probablement une fusion avec une autre galaxie de masse similaire. Il ajoute que davantage d'observations sur les mouvements stellaires et la composition stellaire d'Andromeda contribueront à renforcer le dossier.