14/12/2013

Une Solution Simple au Mystère d'Andromède

Vous vous en souvenez certainement, c'était au tout début de l'année 2013, on apprenait une chose étrange, que les galaxies naines situées autour de la galaxie d'Andromède formaient une disque de rotation autour de la galaxie géante. Ce fut d'ailleurs l'occasion d'un gros buzz médiatique à cause du premier auteur de l'article qui était paru dans Nature (qui avait mis Andromède en couverture), qui était un gamin de 15 ans que son père avait accueilli dans son labo pour un stage de découverte et qui le propulsa opportunément en premier auteur du papier... Mais passons, on l'a déjà oublié, ce "génie incroyable"... 
En revanche, personne n'a oublié ces galaxies naines qui forment vraiment un disque autour de M31, alias la galaxie d'Andromède, notre plus proche voisine. Et moins d'un an après, une piste intéressante est proposée pour expliquer ce phénomène.
M31

Pour étudier ce cas, les astronomes américains Ed Shaya et Brent Tully (le même qui avait donné son nom à la fin des années 70 à la relation de Tully-Fisher utilisée pour déterminer des distances de galaxies) se sont lancés dans la reconstruction des orbites de nos voisines galactiques depuis les temps reculés de l'Univers en suivant leur évolution temporelle pour voir quand et comment elles ont pu former ce disque de rotation.
De par l'expansion de l'Univers,  de nombreuses galaxies qui étaient proches de la nôtre dans des temps reculés, sont aujourd'hui très éloignées. Les chercheurs ont réussi à isoler des moments clés et des acteurs clés. Parmi ces deux acteurs figurent deux très vastes structures : La Feuille Locale (Local Sheet) et le Vide Local (Local Void). Sous ces noms étranges se cachent de vastes structures regroupant pour la première un grand nombre de galaxies et de groupes de galaxies et pour la seconde son corollaire, une grande zone dépourvue de galaxies. Notre galaxie fait partie de cette Feuille Locale.

Shaya et Tully montrent que Andromède, dans l'Univers jeune, serait passé de la zone du Vide Local (qui n'est tout de même pas complètement vide), dans la zone de la feuille Locale. En collisionnant ce grand mur galactique, Andromède aurait entrainé avec elle une petite quantité de galaxies naines par son attraction gravitationnelle. 
Andromède étant ensuite attirée par notre Voie Lactée, il s'ensuit la formation d'une chaîne de galaxies naines alignées entre elles et avec notre galaxie, et que nous voyons comme un disque autour d'Andromède...
Distribution spatiale d'environ 100 000 galaxies,révélant des structures
à grande échelles et des vides dans l'Univers local (M. Colless ANU/2dF/Galaxy Redshift Survey)

La distribution spatiale et le mouvement des galaxies naines n'est qu'un des problèmes rencontrés par les astrophysiciens qui explorent les conséquences du modèle standard de la cosmologie à des échelles pour lesquelles ce modèle n'était pas conçu initialement.
Le nombre de galaxies naines,  ainsi que leur distribution de masse, leur contenu en matière noire, sont tous des tests très utiles en cosmologie et posent pour la plupart d'entre eux de sérieuses questions, notamment en regard des modèles de formation des structures à grande échelle, grands amas de galaxies ou même fond diffus cosmologique...

Ce que fournissent Ed Shaya et Brent Tully n'est certainement pas une réponse définitive, mais leur approche permet de montrer que des alignements étranges comme celui observé autour d'Andromède et de la Voie Lactée peuvent être expliqués sans apporter de modifications fondamentales au modèle standard.

Référence :
E. J. Shaya, R. B. Tully
Mon. Not. R. Astron. Soc. 436, 2096-2119 (2013)

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