Malgré des milliers d'années de recherche et d'observation, il y a beaucoup de choses que les astronomes ne savent toujours pas sur la galaxie de la Voie lactée. À l'heure actuelle, les astronomes estiment qu'il s'étend sur 100 000 à 180 000 années-lumière et se compose de 100 à 400 milliards d'étoiles. De plus, depuis des décennies, il y a eu des questions non résolues sur la façon dont la structure de notre galaxie a évolué au cours de milliards d'années.
Par exemple, les astronomes soupçonnent depuis longtemps que le halo galactique est venu - des structures géantes d'étoiles qui orbitent au-dessus et en dessous du disque plat de la Voie lactée - ont été formées à partir de débris laissés par de plus petites galaxies qui ont fusionné avec la Voie lactée. Mais selon une nouvelle étude d'une équipe internationale d'astronomes, il apparaît que ces étoiles peuvent provenir de la Voie lactée mais ont ensuite été expulsées.
L'étude a récemment paru dans la revue La nature sous le titre "Deux surdensités stellaires chimiquement similaires sur les côtés opposés du plan du disque galactique". L'étude a été dirigée par Margia Bergmann, chercheuse au Max Planck Institute for Astronomy, et comprenait des membres de l'Australian National University, du California Institute of Technology et de plusieurs universités.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe s'est appuyée sur les données du W.M. Observatoire de Keck pour déterminer les modèles d'abondance chimique à partir de 14 étoiles situées dans le halo galactique. Ces étoiles étaient situées dans deux structures de halo différentes - le Triangulum-Andromeda (Tri-And) et les surdensités stellaires A13 - qui sont d'environ 14 000 années-lumière au-dessus et au-dessous du disque de la Voie lactée.
Comme Bergemann l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'Observatoire de Keck:
«L'analyse des abondances chimiques est un test très puissant, qui permet, d'une manière similaire à la correspondance d'ADN, d'identifier la population parentale de l'étoile. Différentes populations parentales, comme le disque ou le halo de la Voie lactée, les galaxies satellites naines ou les amas globulaires, sont connues pour avoir des compositions chimiques radicalement différentes. Donc, une fois que nous savons de quoi sont faites les étoiles, nous pouvons immédiatement les relier à leurs populations parentes. »
L’équipe a également obtenu des spectres à partir d’un autre à l’aide du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral au Chili. En comparant les compositions chimiques de ces étoiles avec celles trouvées dans d'autres structures cosmiques, les scientifiques ont remarqué que les compositions chimiques étaient presque identiques. Non seulement ils étaient similaires dans et entre les groupes étudiés, mais ils correspondaient étroitement aux modèles d’abondance des étoiles trouvés dans le disque externe de la Voie lactée.
À partir de cela, ils ont conclu que ces populations stellaires du halo galactique se sont formées dans la voie lactée, mais ont ensuite été déplacées vers des emplacements au-dessus et en dessous du disque galactique. Ce phénomène est connu sous le nom d '«expulsion galactique», où les structures sont repoussées du plan de la Voie lactée lorsqu'une galaxie naine massive traverse le disque galactique. Ce processus provoque des oscillations qui éjectent des étoiles du disque, quel que soit le mouvement de la galaxie naine.
"Les oscillations peuvent être comparées aux ondes sonores dans un instrument de musique", a ajouté Bergemann. «Nous appelons cette« sonnerie »dans la galaxie de la Voie lactée« galactosismologie », qui a été prédite théoriquement il y a des décennies. Nous avons maintenant la preuve la plus claire de ces oscillations dans le disque de notre galaxie obtenue jusqu'à présent! "
Ces observations ont été rendues possibles grâce au spectromètre à échelle haute résolution (HiRES) sur le télescope Keck. Comme Judy Cohen, la Kate Van Nuys Page Professor of Astronomy à Caltech et co-auteur de l'étude, a expliqué:
«Le haut débit et la haute résolution spectrale de HIRES ont été cruciaux pour le succès des observations des étoiles dans la partie extérieure de la Voie lactée. Un autre facteur clé a été le bon fonctionnement de l'observatoire de Keck; un bon pointage et un bon fonctionnement permettent d'obtenir des spectres de plus d'étoiles en seulement quelques nuits d'observation. Les spectres de cette étude ont été obtenus en une seule nuit de Keck, ce qui montre à quel point une seule nuit peut être utile. »
Ces résultats sont très excitants pour deux raisons. D'une part, cela démontre que les étoiles de halo sont probablement originaires du disque de réflexion galactique - une partie plus jeune de la Voie lactée. D'autre part, cela démontre que le disque de la Voie lactée et sa dynamique sont beaucoup plus complexes qu'on ne le pensait auparavant. Comme Allyson Sheffield de LaGuardia Community College / CUNY, et co-auteur du document, a déclaré:
«Nous avons montré qu'il peut être assez courant que des groupes d'étoiles du disque soient déplacés vers des royaumes plus éloignés de la Voie lactée - après avoir été« expulsés »par une galaxie satellite envahissante. Des schémas chimiques similaires peuvent également être trouvés dans d'autres galaxies, indiquant une universalité galactique potentielle de ce processus dynamique. »
Dans une prochaine étape, les astronomes prévoient d'analyser les spectres d'étoiles supplémentaires dans les surdensités Tri-And et A13, ainsi que des étoiles dans d'autres structures stellaires plus éloignées du disque. Ils prévoient également de déterminer les masses et les âges de ces étoiles afin de pouvoir limiter les délais de cette expulsion galactique.
En fin de compte, il semble qu'une autre hypothèse de longue date sur l'évolution galactique a été mise à jour. Combinés aux efforts continus pour sonder les noyaux des galaxies - pour voir comment leurs trous noirs supermassifs et la formation des étoiles sont liés - nous semblons nous rapprocher de la compréhension de l'évolution de notre univers au fil du temps.
