Une étude menée par une équipe internationale de chercheurs, dont deux chercheurs du Laboratoire Lagrange (UCA, OCA, CNRS), a mis en lumière la séquence d’évènements qui ont donné naissance à notre Voie Lactée.
Il y a 13 milliards d’années, l’Univers était très différent de ce qu’il est aujourd’hui. Il était dans une phase très active de formation stellaire, formant les premières galaxies naines qui en fusionnant ont donné naissance à des galaxies plus massives, dont la nôtre. Cependant, la séquence exacte des évènements qui ont formé la Voie Lactée n’était pas connu à ce jour.
Les mesures précises de position, distance, et luminosité pour un échantillon d’environ un million d’étoiles de notre Galaxie dans un rayon de 6,500 années lumières du soleil, sélectionnées pour appartenir au Halo galactique dans le catalogue de la mission spatiale Gaia, ont permis à l’équipe de révéler les premières étapes de sa formation. «Nous avons analysé la distribution en couleur et en luminosité des étoiles et les avons comparé à des modèles d’évolution stellaire, en les séparant en plusieurs composantes : le Halo (structure sphéroidale qui entoure les galaxie), et le disque épais (étoiles du disque Galactique qui atteignent une certaine hauteur au dessus du plan)», explique Carme Gallart, une chercheuse de l’IAC et le premier auteur de la publication qui paraît aujourd’hui dans Nature Astronomy.
© Gabriel Perez Díaz, SMM, Instituto de Astrofisica de Canarias
Des études précédentes avaient mis en lumière que le Halo galactique était clairement formé de deux composantes distinctes, l’une dominée par des étoiles plus bleue que l’autre. Les vitesses des étoiles dans la composante bleue avaient rapidement permis de les identifier comme une relique de l’accrétion d’une galaxie naine (Gaia-Enceladus) sur la Voie Lactée. Cependant, la nature de la population la plus rouge, et l’époque de l’accrétion de Gaia Enceladus sur la Voie Lactée restaient mal connues.
L’analyse des données de la mission Gaia présentée dans cette nouvelle publication a permis d’obtenir précisément la distribution des âges des étoiles dans chacune de ces composantes, et a montré qu’elles contiennent des étoiles aussi anciennes l’une que l’autre, et que seule leur composition chimique diffère significativement : les étoiles de la composante bleue contiennent une quantité de « métaux » (éléments plus lourds que l’Hydrogène et l’Hélium) plus faible que les étoiles de la composante rouge. Ces résultats, confortés par les simulations numériques de la formation des galaxies dans un contexte cosmologique également présentées dans l’article, ont permis aux chercheurs de montrer qu’il y a 13 milliards d’années, deux systèmes ont commencer à former des étoiles de manière indépendante : l’une était une galaxie naine (Gaia Enceladus) et l’autre était une galaxie environ quatre fois plus massive et plus riche en métaux, le progéniteur de notre Voie Lactée. Il y a environ 10 milliards d’années, une collision est survenue entre les deux systèmes, avec pour résultat d’envoyer une partie des étoiles de la galaxie massive, et celles de Gaia Enceladus, vers des orbites plus chaotiques, qui ont formé le Halo de la Voie Lactée actuelle. Des épisodes violents de formation stellaire ont suivi jusqu’il y a environ 6 milliards d’années, quand le gaz s’est finalement installé dans le disque de la Voie Lactée et y a formé ce que nous appelons le « disque mince ».
© Gabriel Perez Díaz, SMM, Instituto de Astrofisica de Canarias
Références
«Uncovering the birth of the Milky Way through accurate stellar ages with Gaia», Arme Gallart, Edouard J. Bernard, Chris B. Brook, Tomás Ruiz-Lara, Santi Cassisi, Vanessa Hill, Matteo Monelli, nature.com, 22 juillet 2019.
Contacts
Vanessa Hill, directrice de recherche CNRS, vanessa.hill@oca.eu
Edouard Bernard, post-doctorant, edouard.bernard@oca.eu
