Le mystère qui défiait les astrophysiciens
Comment la Voie lactée a-t-elle pu survivre aussi longtemps à l’un des événements les plus violents du cosmos : la fusion de galaxies ? Voilà l’une des énigmes qui taraudent l’astronomie depuis des années et qui a retenu l’attention d’une équipe de recherche de l’Université de La Laguna (ULL) et de l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC). En théorie, la structure fragile de galaxies comme la nôtre – qui ne possèdent pas de noyau ou de bulbe dense en étoiles – devrait les conduire à l’effondrement lorsqu’elles sont confrontées à ce type d’accouplements cosmiques forcés. Pourtant, ce n’est pas le cas, et cela ne l’a jamais été.
Le projet Beard : une enquête internationale
Grâce au projet international Beard (pour « Bulgeless galaxies evolution and the birth of discs »), piloté par des scientifiques de l’IAC et de l’ULL – avec la collaboration de 13 institutions réparties dans six pays –, les chercheurs ont tenté de trouver une réponse plausible à ce comportement. Et ils semblent y être parvenus. Plus précisément, après avoir analysé les données obtenues lors de plus de 600 heures d’observation sur plusieurs télescopes de l’Observatoire du Roque de los Muchachos, ils ont identifié deux voies possibles qui expliquent, pour la première fois, ce comportement singulier.
Un univers violent il y a dix milliards d’années
Le modèle actuel de l’évolution de l’Univers prédit une époque dominée par des fusions majeures de galaxies il y a environ dix milliards d’années. « Il s’agit d’interactions violentes, au cours desquelles il est prévisible que des structures fragiles, comme les disques fins des galaxies spirales, soient détruites », explique Jairo Méndez Abreu, astrophysicien à l’IAC et à l’ULL, et chercheur principal du projet. « Les galaxies ont généralement, en plus des disques, d’autres composantes épaisses qui leur apportent de la stabilité et les aident à survivre. C’est le cas des bulbes, ces sphéroïdes lumineux présents au centre des galaxies spirales », poursuit le chercheur.
Le cas particulier de notre galaxie
Cependant, certaines galaxies sont de purs disques, dépourvues de structures stabilisatrices qui auraient pu les aider à survivre pendant les phases les plus difficiles de la vie cosmique. C’est le cas de notre galaxie d’accueil, la Voie lactée. « Comment se fait-il que notre Galaxie, et d’autres similaires, aient pu subsister jusqu’à nos jours malgré l’absence de grands bulbes en leur centre ? », s’interroge Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez, également astrophysicienne à l’IAC et à l’ULL et co-chercheuse principale du projet.
Deux scénarios de survie identifiés
« Grâce à des simulations numériques, nous avons découvert que les galaxies sans bulbe, comme notre Voie lactée, peuvent survivre à la phase de fusions majeures de l’Univers par deux canaux distincts », explique Yetli Rosas Guevara, chercheuse à l’Université de Cordoue (UCO) et auteure principale du second des trois articles scientifiques récemment publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics. D’un côté, les chercheurs n’excluent pas – bien qu’ils affirment que la probabilité est faible – que certaines galaxies n’aient jamais croisé d’autres galaxies, malgré la grande fréquence de ces événements violents.
Une danse cosmique bien orchestrée
Cependant, il existe une seconde option, peut-être encore plus fascinante. « Nous avons découvert qu’il existe une configuration d’interaction spéciale dans laquelle les disques purs ne sont pas détruits », souligne Rosas. « Dans ce deuxième canal, les galaxies doivent fusionner dans une danse synchronisée, tournant dans le même sens et se rapprochant sur un même plan, comme un couple qui tourne sur la même piste », poursuit la chercheuse.
Des techniques d’observation inédites
« Nous avons appliqué une technique d’analyse novatrice pour pouvoir révéler les parties les plus faibles et les plus externes des galaxies analogues à la Voie lactée, en définissant leur étendue avec précision et en trouvant de petites mais significatives différences par rapport aux galaxies avec bulbe », explique Carlos Marrero de la Rosa, doctorant à l’IAC et auteur principal du premier des articles. Il a analysé des images profondes prises avec le télescope Isaac Newton à l’ORM. La conclusion est que ces « différences peuvent être expliquées par des configurations spéciales des processus de fusion qu’ont subies les galaxies sans bulbe », souligne-t-il.
Un cortège de galaxies satellites révélateur
Salvador Cardona-Barrero, chercheur à l’ULL et à l’IAC et auteur principal du troisième article scientifique de Beard, rappelle quant à lui que « les galaxies sont généralement accompagnées d’un système de galaxies satellites plus petites, vestiges des processus d’interaction passés ». Dans ce contexte, il insiste sur le fait que « les galaxies analogues à la Voie lactée présentent une distribution de satellites différente de celle des autres galaxies, plus concentrée et alignée, ce qui correspond à une histoire de fusions calme et ordonnée ».
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