La formation de la galaxie d'Andromède enfin expliquée

Celle qui a longtemps été considérée comme notre galaxie jumelle livre les secrets de sa formation physique. Celle-ci serait le résultat de la collision de deux autres galaxies.

De Juliette Heuzebroc
Photographie de R. GENDLER

La galaxie d’Andromède, scientifiquement désignée comme « M31 », a été répertoriée en 1923. À 2,55 millions d’années-lumière du Soleil, elle est la galaxie à spirale la plus proche de la nôtre. C'est aussi la plus grande du regroupement de galaxies dont nous faisons partie, le « Groupe Local ». Sa forme similaire et sa proximité ont longtemps été sources de comparaisons avec la Voie lactée.

La comparaison a cependant ses limites puisque la galaxie d’Andromède se serait formée il y a 3 milliards d’années tandis que la plus vieille étoile de notre galaxie aurait plus de 13 milliards d’années. Par ailleurs, les astres qui gravitent autour du centre galactique de la Voie lactée ne connaissent qu’un mouvement rotatif alors que dans la galaxie d’Andromède on observe, en plus de la rotation, de grands mouvements désordonnées. Ce phénomène restait jusqu’alors inexpliqué, tout comme le niveau de stabilité des jeunes étoiles.

La semaine dernière, une équipe franco-chinoise de l’Observatoire de Paris-PSL, du National Astronomical Observatory of China (NAOC), de l’Observatoire astronomique de l’Université de Strasbourg et du CNRS a publié, dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, la première étude expliquant les caractéristiques physiques de la formation de cette galaxie, levant le voile sur bons nombres de questions restées en suspens à propos de notre grande voisine.

Grâce à des modélisations et simulations réalisées à l’aide des plus puissants moyens de calculs disponibles en France, il apparaît que la formation d’Andromède résulte d’une collision de deux galaxies : une première galaxie était déjà présente il y a 7 milliards d’années. Une seconde, quatre fois plus petite que la première, a croisé sa trajectoire il y a 4 milliards d’années. La collision a eu pour conséquence la fusion des deux galaxies, donnant naissance à la galaxie d’Andromède il y a 1,8 à 3 milliards d’années, d’après les calculs des scientifiques.

Vues comparées en vraies couleurs de la galaxie d’Andromède, M 31 dont le disque très incliné s’étend en diamètre sur environ 40 kpc. À gauche, M31 observée en couleurs réelles. À droite, simulation numérique à 24 millions de particules. L’insert, en haut et à droite de chaque image, montre que la simulation parvient aussi à reproduire la barre de la galaxie (sombre dans l’insert gauche, jaune dans celui de droite), ainsi que les régions de formation stellaire (bleues) qui appartiennent au disque d’Andromède.
Photographie de Observatoire de Paris - PSL/ Hammer et al. 2016 / Richard Crisp

Basée sur l’analyse de 24 millions de particules, c’est la première fois qu’une simulation offre autant de détails sur une galaxie. Cette simulation a également permis une analyse plus précise du halo, formation composée de gaz et d’étoiles, qui entoure Andromède. Ce halo, dont la superficie est environ dix fois supérieure à la galaxie elle-même, est constitué de courants d’étoiles géants, de coquilles ainsi que d’amas diffus. L’établissement d’une fusion de galaxies comme étant à l’origine d’Andromède permet aujourd’hui de comprendre la présence et la répartition de ces composants.

« En faisant une comparaison systématique avec ces observations qui sont les plus profondes du halo d’Andromède, la collaboration franco-chinoise est parvenue à reproduire et à comprendre l’origine de ces structures. Le « courant géant d’étoiles » ainsi que les coquilles proviennent du plus petit progéniteur, tandis que les amas diffus et la déformation du disque proviennent du plus grand. Cela explique pourquoi les premières structures sont sous-abondantes en éléments lourds par rapport aux secondes : le plus petit progéniteur étant moins massif, il a formé moins d’éléments lourds et d’étoiles que le plus grand » explique le CNRS dans son communiqué.

Si le mystère de la formation de la galaxie d’Andromède est enfin élucidé, il soulève d’autres questions. L’occurrence d’une telle collision aura forcément laissé des traces dans notre Groupe Local. Reste donc à définir quelles ont été ou seront les conséquences de cette fusion sur notre groupement galactique.

 

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