Une « galaxie fossile » était cachée dans la Voie lactée : pourquoi ne l’a-t-on pas vue avant ?

Un « fossile de galaxie » était caché dans notre propre galaxie. Il vient d’être découvert par des scientifiques. Cette structure a dû entrer en collision avec la Voie lactée il y a 10 milliards d’années, alors que notre galaxie était encore jeune. La découverte a été détaillée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society le 20 novembre dernier. « Nous rapportons des preuves de l’existence d’une structure agglomérée située à l’intérieur de la galaxie », écrivent ses auteurs.

Les chercheurs pensent que ce fossile est « le vestige d’un satellite qui a été aggloméré au début de l’histoire de la Voie lactée ». Ils l’ont baptisé Héraclès, en référence au héros de la mythologie grecque (Hercule dans la mythologie romaine), qui joue un rôle dans l’un des récits à l’origine du nom de la Voie lactée. Les restes de la galaxie Héraclès représentent un tiers du halo sphérique de la Voie lactée, détaille un communiqué présentant l’étude. Il est possible que la fusion avec cette galaxie ait été un événement majeur dans l’histoire de la Voie lactée.

Représentation de la Voie lactée. En rouge : position du fossile de la galaxie Héraclès. En jaune : le Soleil.

Source : Danny Horta-Darrington (Liverpool John Moores University), NASA/JPL-Caltech, and the SDSS (image modifiée)

Percer les nuages de poussière

Il peut sembler surprenant que le vestige de cette galaxie n’ait pas été identifié plus tôt, s’il occupe autant de place dans le halo de la Voie latée. Or, c’est justement cet emplacement au cœur de la Voie lactée qui a rendu la tâche complexe, détaillent les scientifiques dans le communiqué. « Pour trouver une galaxie fossile comme celle-ci, nous avons dû examiner la composition chimique détaillée et les mouvements de dizaines de milliers d’étoiles. C’est particulièrement difficile à faire pour les étoiles au centre de la Voie lactée, car elles sont cachées par des nuages de poussière interstellaire », y résume Ricardo Schiavon de l’Astrophysics Research Institute à l’université de Liverpool John Moores (Royaume-Uni), co-auteur de l’étude. La Voie lactée a dû se construire de l’intérieur vers l’extérieur : pour étudier les fusions qu’elle a connues, il faut analyser les zones centrales du halo galactique, plus difficiles d’accès.

Pour voir à travers ces nuages de poussière, les scientifiques se sont servi des données d’APOGEE (« Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment »), un relevé concentré sur la structure de la Voie lactée. Il est exécuté dans le cadre du programme SDSS (« Sloan Digital Sky Survey »), qui mobilise un télescope de l’observatoire d’Apache Point au Nouveau-Mexique. Pendant 10 ans d’observations, APOGEE a collecté des données sur plus de 500 000 étoiles dans la galaxie.

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Grâce aux compositions chimiques et aux vitesses des étoiles ainsi mesurées, les chercheurs ont été en mesure de trier les étoiles qui devaient appartenir à l’ancêtre de la Voie lactée et celles qui devaient venir de la galaxie Héraclès. « Cette nouvelle structure de l’intérieur de la galaxie semble être chimiquement et dynamiquement détachée des populations plus riches en métaux de l’intérieur de la galaxie », constatent les auteurs dans l’étude. Ils estiment que la galaxie Héraclès devait faire environ deux fois la masse du système Gaïa-Encelade, qui a aussi connu une fusion avec la Voie lactée par le passé.

L’organisation actuelle de la Voie lactée semble donc porter encore la trace des autres structures qu’elle a croisées et absorbées par le passé. Reconstituer la chronologie de ces diverses rencontres est important pour mieux comprendre notre galaxie : récemment, d’autres scientifiques ont d’ailleurs tenté de dresser l’arbre généalogique de la Voie lactée.