À quoi ressemble l’arbre généalogique de la Voie lactée ?

Quelles rencontres avec d’autres galaxies ont façonné la Voie lactée par le passé ? Afin de mieux cerner l’évolution de notre galaxie, des scientifiques ont tenté de dresser son « arbre généalogique ». Le résultat a été présenté le 13 novembre 2020 par la Royal Astronomical Society, qui renvoie vers une étude parue en août dernier dans la revue MNRAS.

L’image suivante représente l’arbre généalogique de notre galaxie, la Voie lactée (« Milky Way »), dont l’ancêtre principal est représenté au centre en haut (« Main progenitor »). La ligne bleue représente le Big Bang, tandis que la ligne jaune symbolise le présent. La couleur du tronc de l’arbre évolue, au fur et à mesure que la masse stellaire de la galaxie change elle aussi. Les lignes noires continues renvoient vers cinq satellites identifiés de la galaxie, qui ont joué un rôle dans l’évolution de la Voie lactée. Quant aux pointillés, ils représentent d’autres fusions que notre galaxie semble avoir connu, mais pour lesquelles il n’a pas été possible d’identifier les ancêtres concernés.

Arbre généalogique de la Voie lactée.

Source : D. Kruijssen / Heidelberg University

Une découverte : la collision avec le Kraken

L’arbre généalogique fait figurer 5 galaxies identifiées, qui ont contribué à faire évoluer l’ancêtre de la Voie lactée :

• Le Kraken, qui serait entré en collision avec la Voie lactée il y a 11 milliards d’années environ. Cette galaxie aurait contribué à la présence de 13 amas globulaires dans la Voie lactée. Jusqu’à présent, la collision du Kraken avec la Voie lactée était inconnue.
• L’ancêtre des courants stellaires Helmi, qui serait intervenu un milliard d’années après, apportant avec lui 5 amas globulaires.
• Le Sequoia, qui aurait contribué à la construction du halo stellaire de la Voie lactée, apportant au moins 3 amas globulaires.
• Gaïa-Encelade, qui serait à l’origine d’au moins 20 amas globulaires.
• Et le Sagittaire, qui semble avoir joué un véritable rôle d’architecte dans l’évolution de la Voie lactée, lors d’un épisode qui se serait produit il y a 7 milliards d’années.

« En se concentrant sur l’histoire de l’assemblage de la Voie lactée, nos résultats s’ajoutent à un ensemble croissant de preuves que la Voie lactée a connu un chemin inhabituel vers l’adolescence. Non seulement elle s’est assemblée exceptionnellement rapidement pour sa masse, mais elle a également connu un manque remarquable d’événements d’accrétion majeurs », résument les auteurs dans MNRAS. Cela ne fait sans doute pas que la Voie lactée une galaxie très représentative de ses consœurs, mais les chercheurs décrivent en tout cas notre galaxie comme « un environnement plus agréable à vivre ».

Le rôle clé des amas globulaires

Pour retracer l’évolution de la galaxie, ils ont travaillé sur les caractéristiques d’amas globulaires (des systèmes stellaires quasi sphériques, avec une très grande densité d’étoiles) en orbite autour de la Voie lactée. Notre galaxie en héberge plus de 150 : les scientifiques supposent depuis plusieurs années que ces amas peuvent servir de véritables « fossiles » pour étudier l’assemblage des galaxies.

À l’aide de simulations informatiques, baptisées E-MOSAICS, les scientifiques ont pu établir des liens entre des caractéristiques des amas globulaires (leurs âges, leurs compositions chimiques, leurs mouvements orbitaux) et les galaxies dans lesquelles ils ont dû se former il y a plus de 10 milliards d’années. L’algorithme a été entraîné sur des simulations de galaxies, afin d’être capable de reconstituer leur histoire (les fusions qu’elles ont connues) seulement à partir d’informations sur les amas globulaires. L’IA a ensuite été mobilisée pour tenter de dresser l’arbre généalogique d’une véritable galaxie : la nôtre. Il révèle que les galaxies les plus massives qui ont joué un rôle dans son évolution l’ont heurtée il y a entre 6 et 11 milliards d’années.

Cette reconstitution a abouti à la découverte de la collision avec le Kraken. Auparavant, les scientifiques estimaient que la fusion la plus imposante de l’histoire de la Voie lactée devait être celle avec Gaïa-Encelade. Mais il s’avère que lors de la rencontre avec le Kraken, la Voie lactée était 4 fois moins massive qu’aujourd’hui. Sa rencontre avec le Kraken l’a donc très certainement modifié profondément. Désormais, on peut s’attendre à ce que d’autres travaux soient menés pour tenter de débusquer, à l’aide de télescopes, les débris de ces cinq galaxies.

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