La Voie lactée n'a plus que 4 milliards d'années à vivre, mais notre Soleil survivra

Dans quatre milliards d’années, notre galaxie entrera en collision avec notre grande spirale voisine, Andromède.

DANS 4 MILLIARDS D'ANNÉES, LA VOIE LACTÉE (À DROITE) ET ANDROMÈDE (À GAUCHE) VONT ENTRER EN COLLISION ET FUSIONNER. CETTE IMAGE REPRÉSENTE LA VUE DEPUIS LA TERRE DANS 3,75 MILLIARDS D'ANNÉES, ALORS QU'ANDROMÈDE COMMENCE À ATTIRER ET DÉFORMER LA VOIE LACTÉE.
DANS 4 MILLIARDS D'ANNÉES, LA VOIE LACTÉE (À DROITE) ET ANDROMÈDE (À GAUCHE) VONT ENTRER EN COLLISION ET FUSIONNER. CETTE IMAGE REPRÉSENTE LA VUE DEPUIS LA TERRE DANS 3,75 MILLIARDS D'ANNÉES, ALORS QU'ANDROMÈDE COMMENCE À ATTIRER ET DÉFORMER LA VOIE LACTÉE.
photographie de (NASA ; ESA ; Z. LEVAY ET R. VAN DER MAREL, STSCI ; T. HALLAS ; ET A. MELLINGER)

Dans quatre milliards d’années, notre galaxie, la Voie lactée, entrera en collision avec notre grande spirale voisine, Andromède.

Les galaxies telles que nous les connaissons n’y survivront pas.

Notre système solaire vivra plus longtemps que notre galaxie. Quand la fusion se produira, le soleil ne sera pas encore une boule rouge géante, mais il aura grossi suffisamment pour griller la surface de la Terre. Les formes de vie qui y vivront encore auront le droit à un spectacle cosmique particulièrement remarquable.

De nos jours, Andromède se trouve à environ 2,5 millions d’années lumières de la Voie lactée. Attirées par la gravité, les deux galaxies se foncent dessus à une vitesse de 402 000 km/h. Même à une telle vitesse, il faudra 4 milliards d’années pour qu’elles se rencontrent. Elles entreront en collision frontale avant de se traverser mutuellement en laissant derrière elles des traînées de gaz et d’étoiles. Elles vont continuer à se rapprocher puis à s’éloigner à nouveau pendant des millions d’années, mélangeant les étoiles et redessinant les constellations au passage. Enfin, au bout d’environ un milliard d’années, les deux galaxies fusionneront.

À ce moment-là, le système solaire aura un nouveau domicile cosmique : une galaxie ovale géante, formée par la collision puis la fusion de la Voie lactée et d’Andromède.

Ce n’est pas de la science-fiction ; c’est une véritable prédiction scientifique. Halley a prédit le retour de la comète éponyme, et les astronomes de notre époque, la fin de la Voie lactée. Ce don de prévoyance n’est en fait qu’une compréhension mathématique des lois physiques qui régissent le mouvement des corps célestes.

« Avec la seule aide des lois de la gravitation de Newton, nous autres astronomes pouvons prédire avec certitude que dans quelques milliards d’années, notre galaxie, la Voie lactée, fusionnera avec notre galaxie voisine, Andromède », affirme le présentateur de COSMOS, Neil DeGrasse Tyson. « Les étoiles sont si éloignées les unes des autres, par rapport à leur taille, que très peu d’entre elles, pour ne pas dire aucune, rentreront en collision. Les formes de vie potentielles sur les astres de ce futur très lointain ne devraient pas être en danger, mais auront la chance d’assister à un incroyable spectacle de lumières long de plusieurs milliards d’années. »

Vue d'artiste de la future Terre, dont les océans se seront évaporés à cause de la chaleur croissante du Soleil, exilée à l'extrémité de la nouvelle galaxie fusionnée que les astronomes surnomment « Milkomeda ».
Vue d'artiste de la future Terre, dont les océans se seront évaporés à cause de la chaleur croissante du Soleil, exilée à l'extrémité de la nouvelle galaxie fusionnée que les astronomes surnomment « Milkomeda ».
photographie de David A. Aguilar, CfA

MAIS COMMENT POUVONS-NOUS SAVOIR QUE CELA VA ARRIVER ?

Tout remonte au début du 20e siècle avec l’astronome Vesto Slipher, lorsque celui-ci mesura la vitesse radiale d’Andromède, ou, en d’autres termes, la vitesse à laquelle la galaxie se rapproche ou s’éloigne de la Terre. Pour ce faire, Slipher a cherché des preuves d’expansion ou de compression de la lumière d’Andromède arrivant jusqu’à la Terre. La lumière émise par des objets qui s’éloignent est légèrement étirée, ce qui crée un décalage vers le rouge. À l’inverse, la lumière émise par des objets qui se rapprochent est compressée, créant un décalage vers le bleu.

Le résultat fut pour le moins surprenant.

« On peut conclure que la nébuleuse d’Andromède se rapproche du système solaire à une vitesse d’environ 300 kilomètres par seconde » écrit Slipher dans le Bulletin de l’observatoire de Lowell en 1913 (Andromède était encore appelée nébuleuse à l’époque, parce que les astronomes n’avaient pas réalisé qu’elle ne faisait pas partie de la Voie lactée ; les calculs de Slipher suggéraient fortement qu’il fallait revoir cette assomption).

Andromède se rapprochait de nous ; cela au moins était clair. En revanche, que son arrivée sonnerait la fin de la Voie lactée n’était pas défini. Pendant des dizaines d’années, les scientifiques n’eurent aucun moyen de savoir si Andromède et la Voie lactée allaient entrer en collision frontale, ou si elles glisseraient le long l’une de l’autre comme des vaisseaux remplis d’étoiles dans la nuit cosmique.

Il se trouve qu’il est relativement simple de mesurer la vitesse d’objets distants qui se rapprochent ou qui s’éloignent de nous ; mais il est bien plus difficile de mesurer leur mouvement latéral (ce que les scientifiques appellent le « mouvement propre »). Plus l’objet est distant, plus il est difficile de mesurer son mouvement latéral car celui-ci ne produit aucune longueur d’onde étirée ou compressée observable par les astronomes. Ces derniers vont plutôt partir d’observations détaillées de la position d’un objet par rapport aux étoiles en arrière-plan ; un minuscule décalage très subtil qui, sans l’aide de télescopes performants, peut prendre des siècles à être observé.

En 2007, l’astrophysicien Avi Loeb, de l’université de Harvard, a décidé de se pencher à nouveau sur la question de l’arrivée imminente d’Andromède. « La plupart des théoriciens veulent reproduire les systèmes de notre passé qui sont observables aujourd’hui ; ils sont réticents quant à l’idée de faire des prédictions qui ne seront testées que dans des milliards d’années », commente Loeb. « Je ne comprenais pas cette logique. Je suis tout autant curieux de connaître le futur que le passé. »

Aujourd'hui ; dans 2 milliards d'années ; dans 3,75 milliards d'années ; dans 3,85 milliards d'années ; dans 3,9 milliards d'années ; dans 4 milliards d'années ; dans 5,1 milliards d'années ; dans 7 milliards d'années, lorsque les galaxies auront créé une gigantesque galaxie elliptique.
Aujourd'hui ; dans 2 milliards d'années ; dans 3,75 milliards d'années ; dans 3,85 milliards d'années ; dans 3,9 milliards d'années ; dans 4 milliards d'années ; dans 5,1 milliards d'années ; dans 7 milliards d'années, lorsque les galaxies auront créé une gigantesque galaxie elliptique.
photographie de David A. Aguilar, CfA

Accompagné de T.J. Cox, alors étudiant post-doctorat, Loeb a simulé la collision et la fusion d’Andromède et de la Voie lactée en utilisant les estimations du mouvement propre d’Andromède. Les résultats montrèrent une honnête chance de collision frontale des deux galaxies, avec la bonne possibilité que le système solaire se fasse propulser vers l’extrémité de la nouvelle galaxie elliptique, baptisée « Milkomeda » par Loeb.

En 2012, une équipe d’astronomes basée au Space Telescope Science Institute a refait les calculs de la collision en utilisant cette fois-ci des mesures directes du mouvement propre d’Andromède. Après toutes ces années, l’équipe a pu récupérer ces mesures grâce au télescope spatial Hubble et a une mission d’observation rassemblant des années de données, dont les premières images capturées en 2002.

« Nous avons comparé les images prises à des moments différents par le télescope spatial Hubble, et nous avons mesuré le déplacement des étoiles d’Andromède par rapport aux galaxies floues dans le lointain arrière-plan », explique l’astronome Sangmo Tony Sohn. « Cela nous donne une idée de la vitesse des étoiles d’Andromède dans le ciel. »

L’équipe a conclu que le mouvement propre d’Andromède était petit, et qu’une collision frontale était à peu près inévitable. Cela peut sembler catastrophique, mais la fusion de deux galaxies n’est pas un phénomène inhabituel. Le télescope spatial Hubble a capturé de splendides images de fusions et de collisions lointaines, et l’astronome Halton Arp fit figurer un certain nombre d’interactions galactiques dans son « Atlas of Peculiar Galaxies » publié en 1966. Elles sont toutes très belles.

La bonne nouvelle, comme le dit Tyson, c’est que les étoiles sont si éloignées les unes des autres que même si les galaxies entrent en collision, la probabilité de collision entre plusieurs étoiles reste faible. Le Soleil et ses planètes pourront probablement survivre à la naissance de Milkomeda, même si la Terre aura perdu sa place dans la Voie lactée. Nous ne vivrons plus dans une galaxie en spirale. Milkomeda aura une forme elliptique, et arborera certainement une couleur rouge, comme on peut le voir vers la fin de l’animation réalisée en 2012 par l’équipe, ainsi que dans l’animation ci-dessus.

Ce qui ne fait aucun doute, c’est que cette fusion sera spectaculaire. Et il y a de fortes chances pour que la petite galaxie du Triangle, située dans les environs, se fasse aspirer par l’événement. Pour ma part, je regrette de ne pas pouvoir assister à ce grand spectacle de lumières cosmiques. Il ne me reste plus qu’à admirer la série d’illustrations ci-dessous.

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