La Voie lactée chamboulée par le passage d’une galaxie voisine

En exploitant les données du satellite Gaia de l’ESA, une équipe internationale impliquant des chercheurs de quatre laboratoires français, dont l’IPAG, met en évidence des perturbations du disque galactique induites par le passage proche de la galaxie naine du Sagittaire, il y a quelques centaines de millions d’années. Cette étude parait dans la revue Nature, le 20 septembre 2018.

Image d’artiste de la Voie lactée perturbée par le passage d’une galaxie satellite
© ESA

La majorité des étoiles de la Voie lactée sont situées dans un disque mince qui entoure le bulbe central. La structure interne de ce disque est influencée par différents effets. La barre centrale et les bras spiraux induisent la migration radiale des étoiles par exemple ; et les galaxies satellites qui passent à proximité peuvent aussi altérer les mouvements stellaires. Cependant, quand les galaxies sont modélisées, il est souvent pré-supposé, par simplicité, que le disque est à l’équilibre dynamique et symétrique par rapport au plan galactique.

Une simulation sur un milliard d’années, de la position des étoiles dans un diagramme "vitesse/altitude", après que le disque de la Voie lactée ait été perturbé par le passage d’une galaxie semblable à celle du Sagittaire

A l’aide du deuxième catalogue du satellite Gaia de l’ESA, une équipe internationale impliquant des chercheurs de l’Observatoire de Paris au GEPI (Observatoire de Paris/CNRS/Université PSL), de l’IPAG/OSUG (CNRS/Université Grenoble Alpes), de l’Institut UTINAM (CNRS/OSU THETA/Université Bourgogne-Franche-Comté) et du LAB (CNRS/Université de Bordeaux) a mené une étude portant sur les positions et les mouvements de plus de 6 millions d’étoiles dans la Voie Lactée.

Leur analyse a permis d’établir un diagramme particulier, reliant les positions et les vitesses, qui a mis en évidence une forme spirale.

L’exploitation des données parues dans le deuxième catalogue Gaia permet de mettre en évidence pour la première fois cette spirale d’étoiles.

Image de notre galaxie la Voie Lactée publiée grâce au deuxième catalogue Gaia, en avril 2018
La galaxie du sagittaire est visible sur cette image. Elle y apparait de façon très estompée. On la discerne en plus gros plan. C’est la structure verticale, légèrement plus brillante, située en plein centre du rectangle blanc. © consortium Gaia

Cela ne veut pas dire que les étoiles se déplacent en spiralant ; mais cela indique que ces populations orbitent selon des motifs décalés, dans le temps et l’espace, les uns par rapport aux autres.

Ont ainsi été mises en évidence des trajectoires non uniformes d’étoiles autour du centre de notre Galaxie.

Grâce à des simulations dynamiques, les auteurs montrent que ces mouvements particuliers peuvent être expliqués par le passage de la galaxie naine du Sagittaire à proximité de la Voie lactée, il y a entre 300 et 900 millions d’années.

Ce résultat a été rendu possible grâce à la précision sans précédent des mesures astrométriques et spectroscopiques obtenues par le satellite Gaia.

Contact scientifique local :

Carine Babusiaux, IPAG | carine.babusiaux univ-grenoble-alpes.fr, 04 76 63 56 17

Référence :
"A dynamically young and perturbed Milky Way disk", Teresa Antoja, Amina Helmi, Merce Romero-Gomez, David Katz, Carine Babusiaux, Ronald Drimmel, Daffyd W. Evans, Francesca Figueras, Eloisa Poggio, Céline Reylé, Annie C. Robin, Georges Seabroke, Caroline Soubiran, Nature le 20 septembre 2018
doi : 10.1038/s41586-018-0510-7