Que se passe-t-il quand deux galaxies se percutent ?

Les rencontres entre galaxies sont parfois explosives : mais que se passe-t-il exactement lorsque deux d’entre elles entrent en collision ? Trois astronomes pensent que la réponse à cette interrogation pourrait être trouvée dans l’étude de trous noirs qui se trouvent à 300 millions d’années-lumières.

Anna Wolter (Observatoire astronomique de Brera, Italie), Antonella Fruscione (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts) et Micheka Mapelli (Observatoire astronomique de Padoue, Italie) ont publié le 28 août 2018 leur étude sur le sujet dans The Astrophysical Journal. Les trois astronomes y considèrent qu’il existe un lien entre des rayons X qui ont été observés, et une probable collision entre des galaxies.

Des trous noirs ou étoiles en anneau

Pour observer cela, les chercheurs ont utilisé Chandra, un télescope spatial placé en orbite par la Nasa qui sert à l’étude des rayons X émis par plusieurs objets célestes. L’outil a permis de repérer une source lumineuse de rayons X  : elle proviendrait d’un ensemble de trous noirs stellaires — c’est à dire dont la masse solaire est comprise entre 3 et 5 — disposés en anneau.

La galaxie AM 0644. En violet, les rayons X observés par Chandra ; en rouge, vert et bleu, ceux observés par Hubble.

Source : X-ray: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI (photo recadrée)

L’autre possibilité serait que cette lumière provienne d’étoiles à neutrons. Ce sont des astres dont les neutrons restent solidaires en raison des forces de gravitation exercées. Les étoiles à neutrons peuvent se former lorsqu’une étoile n’a plus d’énergie et qu’elle s’effondre sur elle-même pour devenir compacte.

Grâce à Chandra, ainsi qu’au télescope Hubble, les astronomes ont observé les rayons X de la galaxie circulaire AM 0644, qui se trouve être l’origine de cette source lumineuse. Selon eux, cet anneau a bien été créé par une collision entre des galaxies : les astronomes pensent que ces dernières se sont rapprochées à cause de la gravité. Or, l’une semble avoir pris le pas sur l’autre lors de cet événement, comme le souligne Space.com.

AM 0644 a changé à cause de la force gravitationnelle de l’autre galaxie

La galaxie AM 0644 aurait subi la force gravitationnelle d’une autre galaxie, ce qui a provoqué des mouvements dans le gaz qui la compose. Celui-ci s’est étendu ou amassé, provoquant très certainement la naissance de nouvelles étoiles.

« La plus massive de ces étoiles naissante ne vivra pas longtemps, en termes cosmiques, que quelques millions d’années. Après cela, leur combustible nucléaire est épuisé, et les étoiles explosent comme des supernovas, laissant derrière elles des trous noirs […] ou des étoiles à neutrons », peut-on lire sur le site de l’Observatoire de rayons X Chandra.

Des sources X ultralumineuses

Ces trous noirs ou étoiles à neutrons seraient la cause des rayons X, qui se produisent lorsque ces astres récupèrent le gaz des éléments cosmiques qui passent à proximité d’eux.

D’ailleurs, les rayons X émis par cette galaxie AM 0644 sont identifiés comme étant des sources X ultralumineuses — leur puissance rayonnée dépasse le seuil atteint par les rayons X, soit 250 000 fois la puissance émise par le Soleil. À l’intérieur de cette galaxie, l’étude révèle aussi la présence d’un trou noir supermassif, au centre.

Ces éléments incitent les chercheurs à penser qu’AM 0644 a littéralement fait un trou dans sa galaxie voisine pour créer cet anneau géant. Lors de la collision de deux galaxies, l’une a pris l’ascendance sur l’autre. Cette conclusion rappelle un autre destin : celui imposé par Andromède à la voisine de notre Voie lactée.