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Collisions with Sagittarius trigger star formation in Milky Way
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Une collision galactique a peut-être provoqué la formation du Système solaire

29/05/2020 1033 views 13 likes
ESA / Space in Member States / France

La formation du Soleil, du Système solaire et l’émergence de la vie sur Terre qui a suivi sont peut-être la conséquence d’une collision entre notre galaxie, la Voie Lactée, et une autre galaxie, plus petite, la galaxie du Sagittaire. Des chercheurs ont découvert dans les années 1990 que celle-ci orbite autour de notre galaxie.

Les astronomes savaient que la galaxie du Sagittaire a violemment traversé à plusieurs reprises le disque de la Voie Lactée puisque son orbite autour du centre de la galaxie se resserre sous l’effet des forces gravitationnelles. Des études précédentes suggéraient que la galaxie naine du Sagittaire a eu un fort impact sur la manière dont les étoiles se déplacent au sein de la Voie Lactée. Certains disent même que la structure en spirale caractéristique de la Voie Lactée, 10 000 fois plus massive que la galaxie du Sagittaire, pourrait être due à trois collisions avec celle-ci sur une période de six milliards d’années.

Une nouvelle étude basée sur des données recueillies par Gaia, l’imposante mission de cartographie de la galaxie de l’ESA, révèle pour la première fois que l’influence de la galaxie du Sagittaire sur la Voie Lactée est peut-être encore plus substantielle. Les ondulations causées par les collisions semblent avoir déclenché des épisodes majeurs de formation d’étoiles, et l’un d’entre eux coïncide approximativement avec la période pendant laquelle s’est formée notre Soleil, il y a environ 4,7 milliards d’années.

« Les modèles existants montraient que la galaxie du Sagittaire est tombée trois fois dans la Voie Lactée, une première fois il y a cinq ou six milliards d’années, une seconde il y a deux milliards d’années et enfin il y a un milliard d’années, » explique Tomás Ruiz-Lara, chercheur en astrophysique à l’Institut d’astrophysique des Canaries (IAC) situé à Ténérife, en Espagne, et auteur principal de la nouvelle étude publiée dans Nature Astronomy.

« En regardant les données de Gaia sur la Voie Lactée, nous avons découvert trois périodes pendant lesquelles plus d’étoiles se sont formées, il y a environ 5,7 milliards d’années, 1,9 milliard d’années, et un milliard d’années, ce qui correspond aux périodes pendant lesquelles nous pensons que la galaxie du Sagittaire est passé au travers du disque de la Voie Lactée. »

Des collisions avec la galaxie naine du Sagittaire déclenchent la formation d'étoiles dans la Voie Lactée
Des collisions avec la galaxie naine du Sagittaire déclenchent la formation d'étoiles dans la Voie Lactée

« Après une période violente de formation d’étoiles, dans doute déclenchée par une fusion que nous avons décrite dans une autre étude, la Voie Lactée avait atteint un état équilibré durant lequel les étoiles se formaient de manière régulière. Soudainement, la galaxie du Sagittaire la traverse, perturbe l’équilibre, et le gaz et la poussière qui étaient immobiles sont secoués par les ondulations. »

Ces ondulations vont entrainer de plus grandes concentrations de gaz et de poussière dans certaines zones de la Voie Lactée, ce qui déclenche la formation de nouvelles étoiles.

Naissance du Soleil

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Épisodes de formation d'étoiles après des collisions avec la galaxie du Sagittaire
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Il semble possible que le Soleil et ses planètes, qui se sont formés approximativement au moment du premier passage de la galaxie du Sagittaire, n’auraient pas existé si la galaxie naine n’avait pas été capturée par la force gravitationnelle de la Voie Lactée et n’était pas passée au travers de son disque.

Chaque collision arrache à la galaxie du Sagittaire une partie de son gaz et de sa poussière, et la galaxie rétrécit après chaque passage. Les données existantes suggèrent que la galaxie du Sagittaire est peut-être passée au travers du disque relativement récemment, au cours des dernières centaines de millions d’années, et en est actuellement très proche. L’étude a découvert un récent pic de formation d’étoiles qui suggère une nouvelle vague de naissance d’étoiles, toujours en cours.

 D’après Timo Prusti, scientifique du projet Gaia à l’ESA, il était impossible avant Gaia d’en découvrir autant sur l’historique de la formation des étoiles au sein de la Voie Lactée. Le télescope de cartographie des étoiles a été lancé fin 2013, et les deux publications de données en 2016 et 2018 ont révolutionné l’étude de la Voie Lactée.

« Nous connaissions quelques déterminations de la formation des étoiles au sein de la Voie Lactée grâce aux données de la mission Hipparcos, menée par l’ESA au début des années 1990, mais ces observations concernaient le voisinage immédiat du Soleil ; elles n’étaient pas vraiment représentatives et ne pouvaient pas nous permettre de découvrir ces pics de formation d’étoiles, » explique Timo Prusti.

« C’est réellement la première fois que nous observons un historique détaillé de la formation des étoiles au sein de la Voie Lactée. Cela prouve une nouvelle fois la puissance scientifique de Gaia, déjà évidente au vu des innombrables études révolutionnaires publiées en seulement quelques années. »