Notre galaxie se déforme mystérieusement et personne ne sait pourquoi

Quelque chose de mystérieux tire sur notre galaxie, la Voie lactée, ce qui provoque une « distorsion galactique » sur ses bords extérieurs, selon une étude publiée dans Nature Astronomy.

La Voie lactée compte environ 250 milliards d'étoiles regroupées dans des bras en spirale et tourne autour d'un trou noir super massif qui se trouve en son centre. Mais des astronomes ont entrevu une dynamique différente au niveau du bord extérieur du disque galactique, qui semble être déformé par une variété de phénomènes potentiels.

Pour déterminer ce qui pourrait être à l'origine de cette distorsion, une équipe de scientifiques dirigés par Eloisa Poggio, astrophysicienne à l'Institut national italien d'astrophysique de Turin, a mesuré le mouvement effectué par 12 millions d'étoiles géantes observées par le télescope spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne. « Notre Voie lactée présente une étude de cas unique pour les distorsions galactiques, grâce à une connaissance détaillée de sa distribution stellaire et de sa cinématique, indique l'équipe de Poggio dans l'étude. Cependant, la cause et la nature dynamique de la distorsion de notre galaxie sont restées obscures en raison d'un manque de contraintes cinématiques. »

En d'autres termes, les scientifiques n'ont commencé à modéliser en détail la déformation extérieure de la Voie lactée qu’au cours des dernières années, en raison des progrès des techniques d'observation. En 2019, par exemple, une équipe a créé une carte 3D de la distorsion galactique basée sur des mesures de 2 300 variables Céphéides, qui sont un type spécial d'étoiles ultra-radiantes (leurs résultats ont été publiés dans Science.)

Poggio et ses collègues ont pu construire des modèles grâce à la deuxième vague de données fournies par le satellite Gaia. Ce dernier a construit le catalogue de l'univers observable le plus complet jamais réalisé depuis son lancement en 2013.

Le volume important d'observations a permis à Poggio et à ses collègues de mesurer les mouvements de millions d'étoiles géantes pour tracer la signature cinématique de la distorsion de la galaxie. « Nous avons mesuré la vitesse de la distorsion en comparant les données avec nos modèles, a déclaré Poggio dans un communiqué de l'ESA. Sur la base de la vitesse obtenue, la distorsion effectuerait une rotation autour du centre de la Voie lactée en 600 à 700 millions d'années. C'est beaucoup plus rapide que ce à quoi nous nous attendions sur la base des prédictions d'autres modèles. »

Alors que d'autres équipes ont également utilisé les données de Gaia de 2018 pour sonder les bords de notre galaxie, la nouvelle étude vise à contraindre « les mécanismes possibles responsables de la distorsion de la Voie lactée », selon l'équipe. Les explications potentielles pour la distorsion comprennent des couples de longue date émergeant de mouvements axiaux incompatibles du disque et du halo galactique, ou peut-être des forces de marée des galaxies satellites de la Voie lactée, qui pourraient tirer sur le disque.

En modélisant les mouvements des étoiles géantes de Gaia au fil du temps, l'équipe de Poggio a montré que l'attraction d'une galaxie satellite est la cause la plus probable de la distorsion. « La direction et l'ampleur du taux de précession de la distorsion favorisent le scénario selon lequel elle est le résultat d'une rencontre récente ou en cours avec une galaxie satellite, plutôt que la relique de l'histoire ancienne de la formation de la galaxie », indique l'étude.

Cette découverte pourrait corroborer d'autres études récentes qui reconstituent le passé turbulent de la Voie lactée avec les galaxies voisines, qui peuvent écrémer le matériau des bords des galaxies ou causer des perturbations en entrant en collision avec ces dernières.

Il faudra davantage d'observations et de recherches pour confirmer que la distorsion est principalement causée par les galaxies satellites. « Néanmoins, nos résultats suggèrent que les forces externes des galaxies satellites en interaction jouent un rôle important et continu dans la formation du disque extérieur de la Voie lactée », concluent les chercheurs.

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