La Voie lactée aurait gobé Gaïa-Encelade il y a 10 milliards d’années

Diverses rencontres avec d’autres galaxies ont façonné la Voie lactée au cours de son histoire. L’une d’elles est la fusion avec Gaïa-Encelade, aussi surnommée « saucisse Gaïa » à cause de sa forme allongée. Des scientifiques se sont penchés sur cette collision dans une étude publiée le 17 mai 2021 dans Nature Astronomy, afin de retracer plus précisément l’histoire de la Voie lactée.

« Nous apportons des preuves convaincantes en faveur des modèles dans lesquels la galaxie avait déjà formé une population substantielle de ses étoiles (qui résident désormais principalement dans son disque épais) avant l’effondrement de la galaxie satellite Gaïa-Encelade il y a environ 10 milliards d’années », peut-on lire dans l’étude.

Vue d'artiste de la fusion entre la Voie lactée et Gaïa-Encelade.

Source : Koppelman, Villalobos and Helmi (simulation); NASA/ESA/Hubble (galaxy image), CC BY-SA 3.0 IGO

Une centaine d’étoiles géantes rouges scrutées

Comme le rappellent ces auteurs, « la Voie lactée a, comme les autres galaxies à disque, subi de violentes fusions et l’accrétion de petites galaxies satellites au début de son histoire ». Dresser la chronologie de ces événements est important pour savoir comment la Voie lactée a évolué. Cependant, il s’est avéré complexe de déterminer précisément les âges des étoiles les plus anciennes.

Dans ces travaux, les scientifiques ont justement voulu identifier le plus précisément possible l’ancienneté d’une centaine d’étoiles géantes rouges dans la galaxie. Il s’agit d’un échantillon d’étoiles qui avaient été observées par le télescope spatial Kepler. « Cet échantillon comprend non seulement certaines des étoiles les plus anciennes qui se sont formées à l’intérieur de la galaxie, mais également des étoiles formées à l’extérieur et ensuite agglomérées à la Voie lactée », décrivent les scientifiques.

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Deux approches combinées

Les chercheurs ont travaillé dans le cadre d’un projet collaboratif baptisé Asterochronometry. Plusieurs approches ont été combinées dans leur étude :

• L’astérosismologie, soit l’étude des vibrations des étoiles pour obtenir des informations sur leur structure,
• La spectroscopie, qui permet l’étude de la composition chimique des étoiles, ici avec le relevé APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment).

En mêlant ces approches, les scientifiques ont déduit que lorsque la fusion de la Voie lactée avec Gaïa-Encelade s’est produite, la Voie lactée avait déjà formé une large population d’étoiles. La majorité a élu domicile dans le disque épais de la Voie lactée, pendant que la majeure partie des étoiles dérobées à Gaïa-Encelade s’est retrouvée dans le halo externe de la galaxie. Les chercheurs estiment que les étoiles qui ont été prises à la galaxie naine ont à peu près le même âge, voire sont un peu plus jeunes, que la plupart des étoiles qui sont nées dans la Voie lactée. Il semble que la rencontre des deux galaxies ait modifié les orbites des étoiles déjà présentes dans la Voie lactée, qui sont devenues plus « excentriques ».

Le travail ne devrait pas s’achever là : les scientifiques souhaitent continuer à appliquer cette approche combinée de l’astérosismologie et de la spectroscopie pour étudier des échantillons d’étoiles plus grands. Ainsi, ils espèrent améliorer encore plus la compréhension de l’histoire et de l’assemblage de la Voie lactée.

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