Un guide de notre quartier galactique.

La Voie lactée et Andromède règnent sur une collection hétéroclite de quelques dizaines de galaxies.

Par Richard Talcott  | Publication: vendredi 22 février 2019

La galaxie d'Andromède (M31) est le plus grand membre du groupe local. Cette vue montre les bras spiralés poussiéreux qui composent son disque et son renflement galactique jaunâtre. Notez également deux de ses galaxies satellites: M32 (à gauche du centre) et NGC 205 (en bas à droite).

Hunter Wilson

Il y a un siècle, la plupart des astronomes pensaient que notre galaxie était l'univers entier. Cela a changé brusquement en 1923 lorsque l'astronome américain Edwin Hubble a découvert des étoiles variables de Céphéide dans la grande «nébuleuse spirale» de la constellation d'Andromède. Parce que les périodes de ces étoiles sont en corrélation avec leurs luminosités, Hubble pourrait déduire leurs distances. Il a conclu que les étoiles - et la nébuleuse en spirale à laquelle elles appartiennent - doivent se situer bien au-delà de la Voie lactée.

Cette galaxie spirale, maintenant connue sous le nom de galaxie d'Andromède (M31), partage de nombreuses caractéristiques avec la nôtre. Les deux sont des galaxies spirales barrées avec des centaines de milliards d'étoiles et de disques qui s'étendent sur plus de 100 000 années-lumière. Et même si les astronomes pensaient depuis longtemps que le M31 l'emportait deux ou trois fois sur la Voie lactée, des études récentes suggèrent que les deux peuvent avoir des masses similaires.

Ces deux géants - voisins cosmiques distants de 2,5 millions d'années-lumière - ancrent notre groupe local de galaxies. Cette collection liée par gravitation s'étend sur environ 10 millions d'années-lumière et contient plus de 54 membres. C'est du moins le nombre d'astronomes détectés jusqu'à présent. La découverte de petites galaxies sombres pèse même sur les plus grands télescopes de la Terre, donc il y en a beaucoup plus susceptibles de se cacher dans l'ombre de leurs grands frères. Trouver ces compagnons de faible luminosité et étudier comment ils interagissent avec leurs frères et sœurs aidera les astronomes à comprendre l'évolution et le sort ultime de notre galaxie d'origine.

Les rois et leur cour

Il y a une grande baisse de taille après M31 et la voie lactée. Le troisième membre du groupe local, la Pinwheel Galaxy (M33), n'est que le dixième de la taille de ses plus grands voisins. Situé à environ 2,75 millions d'années-lumière de la Terre dans le Triangulum, M33 est la seule spirale non barrée du groupe local. Parce qu'il se trouve relativement proche de M31, certains astronomes soupçonnent qu'il pourrait s'agir d'un compagnon ou même d'une galaxie satellite d'Andromède.

Il ne fait aucun doute que le quatrième plus grand composant du Groupe local, le Grand Nuage de Magellan (LMC), est une galaxie satellite à nous. À une distance de 160 000 années-lumière, il ressemble à l'œil nu à un morceau détaché de la Voie lactée. Le LMC réside à la frontière entre Dorado et Mensa, et il ne monte jamais pour les observateurs aux latitudes moyennes du nord. Classé comme une galaxie irrégulière, le LMC détient environ un cinquième de la masse de M33.

Le troisième membre du Groupe local, la Galaxie Pinwheel (M33), réside dans la constellation du Triangulum. Il ne fait que le dixième de la taille de la galaxie d'Andromède et de la voie lactée.

Tony Hallas

Pour chacun de ces membres massifs, le groupe local abrite plus d'une douzaine de galaxies naines. Beaucoup voltigent autour des gros membres comme des papillons autour d'un lampadaire. La galaxie d'Andromède abrite au moins 15 galaxies satellites, dont deux (les petits elliptiques M32 et NGC 205) qui apparaissent à travers des télescopes d'arrière-cour dans le même champ de vision que leur hôte. La Voie lactée compte plus d'une douzaine de satellites, dont le LMC et son voisin, le petit nuage magellanique (SMC), à Tucana. Curieusement, M33 n'a pas de satellite confirmé.
 

Loin des grandes galaxies et de leur entourage se trouvent plusieurs autres petites galaxies qui semblent être gravitationnellement indépendantes des autres. La plupart d'entre eux sont obscurs, et les astronomes ont du mal à les taquiner des étoiles de premier plan dans la Voie lactée. Les membres ultrapériphériques du groupe local semblent être Sextans A et Sextans B, une paire de minuscules galaxies irrégulières à environ 4,35 millions d'années-lumière.

Un microcosme cosmique

Le groupe local expose un défi familier à la plupart des scientifiques: les gros objets sont plus faciles à trouver et à examiner que leurs petits cousins ​​plus omniprésents. Par exemple, les biologistes peuvent observer et étudier les éléphants plus facilement que les créatures microscopiques qui les surpassent en nombre d'un million de fois. Les astronomes stellaires ont peu de problèmes à voir des étoiles massives et très lumineuses à travers la galaxie, mais ils doivent chercher profondément pour découvrir des naines rouges plus petites et plus pâles qui représentent 75% de la Voie lactée. Sur les 100 étoiles les plus brillantes du ciel nocturne, seulement cinq sont également parmi les 100 plus proches. Et aucune naine rouge ne brille suffisamment pour voir à l'œil nu.

Pour les astronomes galactiques, le groupe local fournit un laboratoire presque parfait pour explorer les galaxies les plus petites et les plus courantes. Notre collection de quartier comprend trois spirales, deux elliptiques, neuf irrégulières (y compris le LMC et SMC) et au moins 40 galaxies elliptiques naines, naines irrégulières et sphéroïdes naines. Pour vraiment comprendre l'univers dans son ensemble, les scientifiques doivent étudier ces abondantes galaxies naines et comment elles se rapportent à leurs rares maîtres.

La galaxie irrégulière naine du Sagittaire est le brin de lumière bleuâtre au centre. Il se trouve à environ 3,4 millions d'années-lumière de la Terre.

ESO / M. Bellazzini et al.

Fantôme dans la machine
 

Pour ce faire, les astronomes souhaitent un inventaire complet du groupe local. Ce n'est pas aussi simple que cela puisse paraître. Toutes les galaxies inconnues devraient être ultra-pâles, étalées si finement qu'elles se fondent dans le ciel ou se cachent derrière le disque poussiéreux de la Voie lactée.

En novembre 2018, une équipe d'astronomes a annoncé avoir découvert une galaxie qui vérifie toutes ces cases. Nommé Antlia 2, ce nouveau membre du groupe local est un satellite de la Voie lactée que les chercheurs ont surnommé une «galaxie fantôme». C'est une description appropriée. L'objet est un nain géant, si cela a un sens. Bien qu'il ait un diamètre similaire au LMC, il émet 10 000 fois moins de lumière. Il semble bien trop sombre pour sa taille, ou bien trop grand pour sa luminosité.

L'équipe, dirigée par Gabriel Torrealba de l'Institut d'astronomie et d'astrophysique de Taipei, Taiwan, a découvert Antlia 2 tout en parcourant les données du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne. Lancé en décembre 2013, Gaia a construit un catalogue d'étoiles contenant des mesures de haute précision de près de 1,7 milliard d'étoiles.

Les chercheurs ont passé au crible les données à la recherche d'étoiles RR Lyrae - cousines de faible luminosité aux variables de Céphéide que Hubble a utilisées pour découvrir la nature galactique du M31. Les Lyra RR sont de vieilles étoiles avec peu d'éléments lourds trouvés chez les plus jeunes comme le Soleil. Parce qu'ils apparaissent dans tous les satellites nains de la Voie lactée connus, l'équipe les a recherchés comme traceurs pour des nains non détectés auparavant.

Pour un nain, Antlia 2 soulève de grandes questions. Sa faible masse est typique des galaxies satellites, mais son grand volume ne l'est pas. Bien que les forces de marée de la Voie lactée devraient dépouiller les étoiles de la galaxie et lui faire perdre de la masse, le processus devrait faire rétrécir le volume d'Antlia 2 et non pas le faire croître. «Antlia 2 est une excentrique», explique Matthew Walker, membre de l'équipe de l'Université Carnegie Mellon. "Nous nous demandons si cette galaxie n'est que la pointe d'un iceberg, et la Voie lactée est entourée d'une grande population de nains presque invisibles similaires à celle-ci."

Contrairement à la plupart des galaxies irrégulières naines du groupe local, NGC 6822 contient de nombreuses étoiles bleues massives et les régions de formation d'étoiles rougeâtres qui leur donnent naissance.

Équipe locale d'étude des galaxies de groupe / NOAO / AURA / NSF

Bien qu'Antlia 2 se trouve actuellement à environ 425 000 années-lumière du centre de la Voie lactée, son orbite le rapproche de 150 000 années-lumière. Cependant, cela devrait encore être assez loin pour garder le nain intact pendant plusieurs milliards d'années.

Mais tous les satellites de la Voie lactée n'auront pas autant de chance. Un en particulier, connu sous le nom de sphéroïde nain Sagittaire, a traversé le disque de notre galaxie plusieurs fois, et il se dissout progressivement en flots d'étoiles à mesure que les marées de la Voie lactée le séparent. Le centre de cette galaxie se trouve à environ 82 000 années-lumière du centre de la Voie lactée. Le Canis Major Dwarf est encore plus proche (42 000 années-lumière) et tout aussi perturbé. Finalement, notre galaxie consommera ces satellites et bien d'autres, développant la Voie lactée tout en réduisant le nombre de ses compagnons.

Une collision magellanique

Bien sûr, une bataille entre la Voie lactée lourde et une galaxie satellite poids mouche ne peut se terminer que dans un sens. Mais que se passe-t-il lorsque deux autres combattants égaux s'affrontent? Vous vous retrouveriez probablement avec quelque chose comme les nuages ​​magellaniques: des galaxies de forme irrégulière connaissant beaucoup de formation d'étoiles.

L'astronome Sally Oey de l'Université du Michigan a dirigé une équipe internationale qui a utilisé les données de Gaia pour étudier les mouvements de 315 étoiles dans le SMC. En octobre 2018, les scientifiques ont annoncé que les étoiles dans la partie sud-est du SMC s'éloignaient de la majeure partie de la galaxie et se dirigeaient vers le LMC. Les modèles informatiques montrent que les deux galaxies sont probablement entrées en collision frontale il y a quelques centaines de millions d'années.

Ces deux guerriers de poids moyen se rencontreront probablement encore et encore, fusionnant finalement en une seule galaxie. Mais la bataille ultime du Groupe local se jouera lorsque ses deux poids lourds entreront en collision. Les observations montrent que M31 est sur une trajectoire de collision avec la Voie lactée. Les galaxies massives feront une première passe rapprochée dans un peu moins de 4 milliards d'années. De fortes forces de marée les déformeront tous les deux, transformant leurs disques ordonnés en éclaboussures de gaz et d'étoiles. Deux à trois milliards d'années plus tard, ils fusionneront finalement en une seule galaxie elliptique géante que les astronomes ont surnommée Milkomeda.

M33 sera probablement en orbite autour des galaxies combinées pendant un certain temps avant qu'il ne tombe également sous leur charme. Le reste des galaxies du groupe local emboîtera le pas, même si cela pourrait prendre des dizaines de milliards d'années avant qu'elles ne fusionnent toutes.

Avec quelques milliards d'années sur leurs mains, les futurs astronomes devraient maîtriser le groupe local et ses membres, et l'utiliser comme un bloc de construction pour avoir une meilleure idée de la façon dont l'univers évoluera. Pas un mauvais héritage pour une collection hétéroclite de quelques dizaines de galaxies.

Source: http://www.astronomy.com/ 
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/2019/02/welcome-to-the-neighborhood?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR1XutSgIWoGl4mDCPgVcuOOefaehzRg2ciKC1j9XGDYaICimFtP0oCiqLI