Comme des friandises alléchantes stockées dans les vastes recoins de son réfrigérateur, les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont la preuve d'une coquille d'étoiles laissée par l'un des repas de la Voie lactée. Dans une étude qui paraîtra dans un prochain numéro du Journal astrophysique les chercheurs ont révélé un groupe d'étoiles se déplaçant latéralement - un mouvement qui indique que notre galaxie en a peut-être consommé une autre au cours de son évolution.
«Les capacités uniques de Hubble permettent aux astronomes de découvrir des indices sur le passé lointain de la galaxie. Les régions les plus éloignées de la galaxie ont évolué plus lentement que les sections intérieures. Les objets dans les régions extérieures portent encore la signature d'événements qui se sont produits il y a longtemps », a déclaré Roeland van der Marel du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland.
Aussi curieuse que soit cette coquille d'étoiles, elles offrent encore plus d'informations en révélant une chance d'étudier la mystérieuse masse cachée de la Voie lactée - la matière noire. Avec plus d'une centaine de milliards de galaxies réparties dans l'Univers, quel meilleur endroit pour regarder de plus près qu'ici, chez moi? L'équipe d'astronomes dirigée par Alis Deason de l'Université de Californie à Santa Cruz et van der Marel a étudié le halo extérieur, une région située à environ 80 000 années-lumière du centre de notre galaxie, et a identifié 13 étoiles qui auraient pu apparaître au tout début de la formation de la Voie lactée.
Quelle est la particularité de ce groupe de soleils gériatriques? Dans ce cas, c'est leur mouvement. Au lieu de naviguer le long d'une orbite radiale, ces étoiles âgées montrent un mouvement tangentiel - une observation inattendue. Normalement, les étoiles de halo se dirigent vers le centre galactique, pour revenir à nouveau vers l'extérieur. Qu'est-ce qui pourrait faire bouger différemment cette double poignée d'étoiles? L'équipe de recherche pense qu'il pourrait y avoir une «surdensité» d'étoiles à la barre des 80 000 années-lumière.
Aussi intrigante que soient ces étoiles, cette étrange coquille a été découverte quelque peu par accident. Deason et son équipe ont déniché les étoiles de halo externes d'une étude de sept ans d'images d'archives prises par le télescope Hubble de la galaxie d'Andromède. En regardant une vingtaine de fois plus loin les étoiles de notre galaxie voisine, ces étranges étoiles en mouvement sont apparues comme des objets de premier plan… des objets qui «encombraient» les images. Bien que ces étoiles de halo étaient mauvaises pour cette étude particulière, elles étaient très bonnes pour Deason et l'équipe. Cela leur a permis de regarder de très près le mouvement des étoiles de halo de la Voie lactée.
Cependant, voir ces étoiles n'a pas été facile. Grâce à la résolution incroyable et à la puissance de collecte de lumière de Hubble, chaque image contenait plus de 100 000 étoiles individuelles. "Nous avons dû trouver en quelque sorte ces quelques stars qui appartenaient en fait au halo de la Voie lactée", a déclaré van der Marel. "C'était comme trouver des aiguilles dans une botte de foin."
Alors, comment les astronomes ont-ils séparé les étoiles de la coquille de celles qui appartenaient aux franges extérieures de l'Andromède? Les observations initiales ont choisi les étoiles en fonction de leur couleur, de leur luminosité et de leur mouvement latéral. Grâce à la parallaxe, nos étoiles halo semblent se déplacer beaucoup plus rapidement simplement parce qu'elles sont plus proches. Grâce au travail du membre de l'équipe Tony Sohn de STSci, ces étoiles révolutionnaires ont été identifiées et mesurées. Leur mouvement tangentiel a été observé et enregistré avec une précision de cinq pour cent. Ce n'est pas un processus rapide si l'on considère que ces étoiles coquilles ne se déplacent que dans le ciel à un rythme d'environ une milliseconde par an!
«Les mesures de cette précision sont rendues possibles par une combinaison de la vision nette de Hubble, de la valeur des observations depuis de nombreuses années et de la stabilité du télescope. Hubble est situé dans l'environnement spatial et il est exempt de gravité, de vent, d'atmosphère et de perturbations sismiques », a déclaré van der Marel.
Qu'est-ce qui rend l'équipe si confiante dans ses conclusions? Comme nous le savons, les étoiles à la maison dans le halo intérieur de notre galaxie ont des orbites hautement radiales. Lorsqu'une comparaison a été faite entre le mouvement latéral des étoiles du halo extérieur et les mouvements intérieurs, les chercheurs ont trouvé l'égalité. Selon des simulations informatiques de formation de galaxies, les étoiles extérieures devraient continuer à avoir un mouvement radial lorsqu'elles se déplacent vers l'extérieur dans le halo, mais ces nouvelles découvertes se révèlent opposées. Qu'est-ce qui pourrait en être la cause? Une explication naturelle serait un événement d'accrétion impliquant une galaxie satellite.
Pour étayer davantage leurs conclusions, l'équipe a comparé leurs résultats avec les données prises par le Sloan Digital Sky Survey impliquant des étoiles halo. Ce fut un moment eureka. Les observations prises par le SDSS ont révélé une densité d'étoiles plus élevée à peu près à la même distance que les voyageurs choqués. Et la Voie lactée n'est pas seule. D'autres études sur les étoiles de halo impliquées à la fois dans le Triangulum et Andromède montrent qu'un grand nombre d'étoiles de halo existent jusqu'à un certain point - seulement pour tomber. Deason a réalisé que ce n'était pas seulement une coïncidence étrange. "Ce qui peut arriver, c'est que les étoiles se déplacent assez lentement parce qu'elles sont à l'apocentre, le point le plus éloigné de leur orbite autour du centre de notre Voie lactée", a expliqué Deason. «Le ralentissement crée un amoncellement d'étoiles alors qu'elles bouclent sur leur chemin et reviennent vers la galaxie. Ainsi, leur mouvement d'entrée et de sortie ou radial diminue par rapport à leur mouvement latéral ou tangentiel. »
Aussi excitantes que soient ces découvertes, ce ne sont pas des nouvelles. Des étoiles de coquille ont été observées dans les halos d'autres galaxies et devraient faire partie de la Voie lactée. Par nature, ils auraient dû être là - mais ils devaient simplement faiblir et être trop éloignés pour rendre les astronomes positifs de leur présence. Plus maintenant. Maintenant que les astronomes savent quoi chercher, ils sont encore plus impatients de fouiller dans les archives de Hubble. "Ces résultats inattendus alimentent notre intérêt à rechercher plus d'étoiles pour confirmer que cela se produit réellement", a déclaré Deason. «Pour le moment, nous avons un assez petit échantillon. Nous pouvons donc vraiment le rendre beaucoup plus robuste en obtenant plus de champs avec Hubble. » Les observations d'Andromède ne couvrent qu'une très petite «vue en trou de serrure» du ciel.
Et maintenant? L’équipe peut désormais dresser un portrait encore plus fin de l’histoire évolutive de la Voie lactée. En comprenant les mouvements et les orbites de la «coquille» des étoiles dans le halo, ils pourraient même en mesure de nous donner une masse précise. "Jusqu'à présent, ce qui nous manquait, c'est le mouvement tangentiel des étoiles, qui est un élément clé. Le mouvement tangentiel nous permettra de mieux mesurer la distribution de masse totale de la galaxie, qui est dominée par la matière noire. En étudiant la distribution de masse, nous pouvons voir si elle suit la même distribution que celle prédite dans les théories de la formation des structures », a déclaré Deason.
Jusque-là, nous profiterons des «restes»…
Source de l'histoire originale: Communiqué de presse de HubbleSite.
