Découvrez à quoi ressemblait la Voie lactée lorsqu’elle n’était qu’un bébé

Observer la Voie lactée aujourd’hui, c’est bien. Mais, comprendre comment elle s’est formée et réussir à en avoir un aperçu il y a quelques milliards d’années, c’est encore mieux ! C’est ce qu’ont (en quelque sorte) réussi à faire des chercheurs australien et américain. Dans une étude publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le 26 décembre 2022, ils reviennent sur l’observation d’une galaxie très particulière, nommée Sparkler.

« C’est une galaxie-enfant, ou une ado, résume pour Numerama le principal auteur, Duncan Forbes, de l’Université Swinburne, à Melbourne en Australie. L’image que nous en avons date d’il y a 9 milliards d’années, soit quand l’univers était âgé d’à peine 4 milliards d’années, ce qui signifie qu’elle était alors relativement jeune. »

Pour les non-anglophones, un sparkler est un cierge magique. Le genre de bougie festive qui crache des étincelles et que vous allez retrouver sur un gâteau d’anniversaire. Si cette galaxie a été baptisée ainsi, c’est parce qu’elle présente certains points communs avec cet accessoire. Au centre, se trouve un ensemble compact et lumineux qui correspond au cœur de la galaxie, et autour, de petits amas globulaires qui semblent graviter, comme des étincelles autour d’une source lumineuse plus importante.

Comme la Voie lactée avant sa formation

Ces amas sont des ensembles de plusieurs centaines de millions d’étoiles. Assez denses, c’est la première fois qu’ils sont observés à une telle distance. Une observation rendue possible grâce au télescope spatial James-Webb. Là où l’étude intrigue, c’est parce que les amas globulaires se sont formés très peu de temps après le Big Bang, à peine 500 millions d’années. Ce qui veut dire qu’il s’agit des premières structures stellaires formées dans l’histoire de l’Univers, avant même les galaxies.

Mais, pour Duncan Forbes, il y a plus intéressant encore : « Grâce aux données du JWST, nous avons pu analyser l’âge et la composition chimique de ces quelques objets compacts autour de Sparkler. Nous avons ainsi découvert que certains avaient les mêmes propriétés que les amas globulaires autour de la Voie lactée. C’est comme voir la Voie lactée avant qu’elle ne soit totalement formée. »

Si notre galaxie semble bien régulière avec son harmonieuse forme en spirale, il n’en a pas toujours été ainsi. Au début de sa formation, la Voie lactée a absorbé plusieurs galaxies plus petites appelées « galaxies-satellites ». De plus, une observation plus poussée de la spirale dévoile également la présence de plus d’une centaine d’amas globulaires dans le halo alentour, la plupart étant constitués des étoiles les plus anciennes de notre galaxie.

Plus précisément, les recherches qui se basent sur les positions, les distances, les couleurs et les niveaux de luminosité des étoiles aident à dessiner un scénario plus ou moins précis. Un véritable travail d’archéologie stellaire, dans lequel l’idée générale est que l’ancêtre de notre galaxie ait « percuté » une galaxie naine nommée Gaia Enceladus. Elles ont fusionné et ont éjecté des étoiles en périphérie, ce qui est devenu le halo. Puis, leur collision a fourni du carburant pour de nombreuses formations d’étoiles grâce à l’importante quantité de gaz présent. Et, le gaz restant, lui, s’est installé dans le disque, formant la spirale que nous connaissons aujourd’hui, inchangée environ depuis 6 milliards d’années.

Une galaxie en pleine croissance

Dans ce cadre, Sparkler ressemble à la Voie lactée avant qu’elle n’absorbe les galaxies satellites et les amas globulaires. « Actuellement, elle ne fait que 3 % de la masse de la Voie lactée, précise Duncan Forbes. Mais, elle est en train d’absorber une galaxie-satellite et ses amas globulaires. Nos modèles montrent qu’elle devrait plus tard atteindre la même masse que notre galaxie. »

Plus précisément, la position des amas globulaires en périphérie de la galaxie centrale fait penser à la disposition des amas riches en métaux dans notre Voie lactée. C’est un argument de plus pour dire que Sparkler va évoluer d’une façon similaire.

C’est ce taux de métal qui fait penser aux auteurs que Sparkler est en train d’absorber une autre galaxie. Il semble y avoir deux ensembles différents d’étoiles ne possédant pas la même quantité de métal, ce qui semble vouloir dire qu’ils ne sont pas formés en même temps, ni au même endroit. Sparkler est donc en train de grandir, elle est de devenir une galaxie-naine, avant d’atteindre certainement la taille et la masse de notre Voie lactée.

Cela dit, pour en être sûr, il faudrait davantage d’études sur le sujet. « Nous avons obtenu du temps d’observation supplémentaire avec le JWST, rassure Duncan Forbes. C’est ce qui nous en apprendra davantage sur cette galaxie fascinante. » Le fameux télescope doit aussi observer d’autres galaxies similaires, dans l’espoir de mieux percer à jour les différents scénarios de formation des galaxies. Des théories qui se basent sur de nombreux éléments, mais qui manquent d’exemples différents pour pouvoir être affinées. Sparkler est un parfait exemple d’une galaxie au début de sa formation, et de futures recherches trouveront certainement d’autres « bébés » pour comparer.