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Pourquoi la Voie lactée est-elle en forme de spirale? Une nouvelle étude remonte le temps pour le savoir

Déjà parce que c’est joli, c’est vrai, mais ce n’est pas tout. Des astronomes ont reconstitué sa longue histoire, qu’ils divisent en trois parties bien distinctes.

Dans un film ou une série, vous avez sûrement déjà vu des experts retraçant la trajectoire d’une balle selon son point d’entrée, afin de remonter le temps et comprendre d’où le coup de feu est parti. Autre exemple peut-être plus parlant encore: les experts en assurances qui tentent de comprendre le déroulement d’un accident de voiture à partir de la position finale des véhicules, déduisant ainsi le déroulement exact du carambolage grâce aux vitesses, directions et forces développées. Eh bien, c’est exactement ce qu’ont fait les astronomes pour remonter le temps et mieux comprendre la formation de notre Voie lactée.

Évidemment, leur tâche est un poil plus complexe: il faut remonter le temps en prenant en compte des centaines de milliards d’objets en mouvement, sans même être certain qu’une collision ait bien eu lieu, comme l’explique le média en ligne américain Sciworthy. C’est pourtant exactement ce qui a été fait dans le cadre d’une étude menée conjointement par des astronomes américains et allemands et dont les résultats ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal. Leur reconstitution en trois phases de l’histoire de notre galaxie s’appuie sur deux éléments: sa forme de spirale ainsi que son âge (elle serait plus jeune de 100 millions d’années que l’univers, âgé lui de 14 milliards d’années.)

Les chercheurs ont analysé une quantité monstrueuse de données, issues des télescopes du satellite d’observation spatiale Gaia: 10 millions d’étoiles (des géantes rouges, pour être exact) dont ils ont dû déterminer l’emplacement, calculer la vitesse ainsi que la direction. Une fois tout cela bien établi, il leur a «suffi» de remonter le trajet passé des astres et ainsi «remonter le temps». En plus de ces millions de trajectoires, l’équipe de recherche s’est intéressée aux propriétés chimiques des étoiles et plus particulièrement leur métallicité (la part de leur masse qui n’est pas constituée d’hydrogène ou d’hélium), qui peut donner des indications sur leur âge.

Une biographie en trois tomes

Une fois toutes ces informations recueillies, les chercheurs les ont données à un logiciel de simulation, «TNG50», pour qu’il teste différents scénarios. Ils ont ensuite sélectionné ceux qui menaient à un résultat le plus proche de l’état actuel de notre galaxie. L’histoire ainsi résumée peut être divisée en trois parties, chacune marquant différentes phases de la Voie lactée, délimitées par des évènements majeurs.

La première concerne ce que l’on peut appeler la «protogalaxie» (il y a 13,6 à 11 milliards d’années), avant qu’elle n’ait encore une forme distincte. Les déplacements des étoiles semblent aléatoires et l’ensemble est qualifié de «chaotique et désordonné». Les plus vieilles étoiles, formées à ce moment-là, se regroupent pour le moment près du centre de la Voie lactée. À la fin de cette phase, la gravité rapproche toutes les étoiles qui tournent de plus en plus vite autour du centre galactique, jusqu’à basculer dans la seconde phase, celle dite du «disque chaud» ou «hot disk» (il y a 11 à 8 milliards d’années). C’est durant cette période qu’elle prend la forme d’un disque plat avec une forme de spirale.

Et maintenant? Maintenant, nous serions en train de vivre le troisième acte de cette tragédie cosmique, caractérisée par des étoiles en orbite stable et ordonnée. Celles avec un fort indice de métallicité gravitent vers le centre, alors que les plus «légères» se retrouvent en périphérie… d’où la forme particulière que nous lui connaissons. Son nom: la phase du «disque froid», qui aurait commencé il y a 8 milliards d’années et qui continuerait aujourd’hui. Pourquoi «froid»? Parce qu’elle coïnciderait avec une réduction, un «refroidissement» du chaos total des orbites qu’a connu la Voie lactée au cours de sa jeunesse.

D’après les astronomes, ce modèle, s’il fournit un scénario possible expliquant la structure générale de la Voie lactée, nécessite cependant de nouvelles recherches plus poussées. Il faudra prendre en compte plus d’étoiles et plus de paramètres, pour mieux les dater et ainsi affiner les trois volumes de la vie de notre galaxie.

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