10/06/2014

Dans Les Bras Spiraux d'Andromède

La galaxie d'Andromède est notre galaxie voisine. Elle possède la particularité, comme notre propre galaxie, de posséder des bras en forme de spirales. On appelle ces galaxies justement des galaxies spirales. Mais Andromède a aussi la particularité de montrer des bras spiraux ressemblant étonnamment à des anneaux. Une équipe d'astrophysiciennes américaines vient de publier une étude montrant quelle pourrait bien être l'origine de ces spirales dans la galaxie d'Andromède.



Vidéo de la simulation numérique produite par les auteurs (Nature.com)

Les bras spiraux d'Andromède seraient apparus lors d'une collision entre Andromède et une petite galaxie naine du voisinage il y a environ 900 millions d'années. Pour en arriver à cette conclusion, nos astrophysiciennes ont construit une simulation numérique de la galaxie d'Andromède (M31) et des interactions de ses étoiles constituantes lors de collisions avec la galaxie naine M32

Avant d'être collisionnée, Andromède est supposée avoir été une galaxie en forme de disque, sans bras (et donc sans chocolat) et M32 supposée abritée un trou noir supermassif. Aujourd'hui, M32 est comme incrustée à l'intérieur de la géante M31, toutes deux situées à environ 2,5 millions d'années-lumière de nous.
La collision aurait généré des ondes comme on peut le visualiser sur la simulation. Mais ces ondes ne sont pas conduites par un impact direct, étoiles contre étoiles ou nuages de gaz contre nuages de gaz, mais par attraction gravitationnelle. Et ce sont ces ondes qui seraient devenues les spirales d'Andromède. Dans leur simulation, Marion Dierickx et ses collègues ont fait collisionner M32 dans une zone externe de M31, plutôt que vers son centre, la probabilité d'un tel "impact" étant beaucoup plus grand.

La simulation animée semble se dérouler très vite mais l'échelle de temps est ici considérable, le "film" se déroule sur plus de 2 milliards d'années (Gyr), M32 démarre au bord du halo de matière sombre d'Andromède, puis commence à plonger à travers son disque à une vitesse de 500 km/s, 1,2 milliards d'années plus tard, puis prend encore près de 900 millions d'années pour revenir en arrière et parvenir à sa position actuelle, où elle est en train de traverser à nouveau Andromède.

La Galaxie d'Andromède M31 (NASA/JPL-Caltech/K. Gordon)
La simulation de Dierickx et al. suggère que les bras d'Andromède que l'on pouvait croire en forme d'anneaux sont bel et bien des bras spiraux, mais vus comme des anneaux depuis chez nous avec une très grande inclinaison.

Cette étude nous donne également des informations sur la naine M32. Jusqu'à maintenant, les astronomes pensaient que les galaxies naines comme M32 étaient compactes parce que leur compagnes géantes leur avaient extirpé leur enveloppe de matière noire, gaz et étoiles. Les auteurs montrent que cela ne doit pas être le cas pour M32 : la galaxie a dû naître compacte, car sa rencontre avec Andromède ne permet pas, selon le modèle développé, de réduire sa taille et sa masse de gaz à celles qui sont observées.
Ces galaxies naines compactes doivent donc être formées par un autre mécanisme, mais lequel ? Encore une petite trouvaille qui ouvre une nouvelle question...

Enfin, les auteurs trouvent par leur simulation que M32 serait un peu plus proche de nous que ce que l'on pensait généralement, une prédiction qui est testable avec de prochaines observations, et qui pourra permettre de valider (ou non) ces travaux numériques.


Référence : 
Signatures of the M31-M32 Galactic Collision
M. Dierickx, et al.
A paraître dans Astrophysical Journal Letters