Pour nous, le ciel nocturne peut ressembler à une éclaboussure aléatoire d'étoiles, mais les astronomes apprennent que dans certaines régions de notre galaxie, les étoiles se sont regroupées en des caractéristiques qui ressemblent à celles de la Terre - ruisseaux, vagues, arches et crêtes de montagne.
L'activité tectonique crée le large éventail de caractéristiques de la Terre, mais les scientifiques ne savent pas exactement ce qui fait ces imitations stellaires dans la Voie lactée. Maintenant, les chercheurs recherchent un coupable, y compris des forces venant de l'extérieur de notre galaxie. Le vrai suspect, cependant, pourrait bien être la Voie lactée elle-même.
Les scientifiques décrivent la Voie lactée comme une galaxie spirale barrée - essentiellement en forme d'œuf ensoleillé, avec une distribution de moulin à vent d'étoiles. Mais à plus petite échelle, il y a beaucoup plus de détails cachés dans cette topographie galactique.
Depuis 2013, une mission de l'Agence spatiale européenne appelée Gaia a effectué un recensement de la Voie lactée, dans le but de cataloguer plus d'un milliard d'étoiles. En utilisant de nouvelles données publiées en avril 2018 sur les mesures précises de l'emplacement et des mouvements des étoiles pour 550 millions d'objets supplémentaires, les astronomes peuvent désormais explorer la galaxie avec une nouvelle dimensionnalité.
Bien que ces explorations galactiques aient découvert de nouveaux terrains, tels que ces crêtes et ces arcs, les scientifiques n'ont pas été en mesure d'expliquer pleinement la formation des structures stellaires. Une équipe dirigée par des astronomes de l'Université de Sydney, en Australie, a décidé d'essayer de recréer dans des modèles informatiques certaines des caractéristiques qu'ils voient dans les étoiles.
Les chercheurs se sont concentrés sur une série de huit crêtes de la Voie lactée qui sont repliées l'une à côté de l'autre comme une chaîne de montagnes. Les données de Gaia ont montré que les crêtes, qui étaient prises en sandwich dans la couche médiane du disque de la Voie lactée, avaient chacune des collections d'étoiles uniques cloutant leurs sommets. En utilisant les données d'une autre mission qui analyse la composition des étoiles, ils ont remarqué que toutes les étoiles avaient des compositions élémentaires similaires à celles du soleil. Étant donné que la composition élémentaire peut faire allusion à l'âge stellaire, cela leur a dit que ces jeunes étoiles n'étaient pas dispersées autant que les étoiles plus âgées, ce qui aide à comprendre comment les crêtes se sont formées.
Les théories sur la façon dont ces crêtes et autres caractéristiques sont créées se divisent en deux catégories: internes et externes. Certaines théories suggèrent que les mécanismes internes des galaxies sont essentiels à la formation de la géographie galactique. Par exemple, les interactions gravitationnelles peuvent générer des ondes résonantes qui créent de plus gros amas de matière à partir de plus petits. Alternativement, le frottement entre les étoiles, les gaz et la poussière dans la galaxie peut conduire à la création de ces caractéristiques topographiques, tout comme les vêtements d'une machine à laver s'emmêlent lorsqu'ils se croisent au cours du processus de nettoyage. D'autres théories proposent que certaines caractéristiques externes se soient déplacées à travers la galaxie, comme une autre petite galaxie naine, et c'est ce qui a froissé les étoiles. (Pour imaginer cette théorie, imaginez traîner vos pieds en traversant un tapis, le faisant se replier.)
L'équipe a utilisé des simulations informatiques de ces processus internes et externes pour voir si la distribution des étoiles pouvait être recréée dans différentes conditions. Ils ont constaté que les crêtes correspondaient plus étroitement à celles créées dans les régions isolées grâce à un processus interne appelé mélange de phases, dans lequel des groupes d'étoiles se mélangent progressivement, comme le rhum et le coke agités dans un cocktail, en raison du morphing des bras en spirale au fil du temps . De plus, la présence de jeunes étoiles, qui n'ont pas eu autant de temps pour se disperser que les étoiles plus anciennes, dans les crêtes a également suggéré qu'une force proche était la source des caractéristiques. Dans les simulations de régions qui avaient été touchées par la gravitation par une galaxie qui passait, les résultats ont montré des crêtes beaucoup plus hautes que celles vues dans la Voie lactée.
Ainsi, la hauteur des crêtes "pourrait être un moyen de distinguer les processus internes et externes", a déclaré Shourya Khanna, astronome à l'Université de Sydney et auteur principal du nouveau document.
Il y a cependant quelques limites. Les chercheurs doivent encore modéliser le gaz dans leur simulation, ce qui pourrait affecter les résultats. La recherche a trouvé des preuves qu'une galaxie voisine avait traversé la Voie lactée. Ce pourrait être ce type d'interaction externe qui tend à créer des flux d'étoiles, tandis que les processus internes - comme le mélange de phases - sont plus responsables des crêtes, suggère l'étude. Avec de nombreuses étoiles à cataloguer, Gaia pourrait encore fournir aux astronomes plus d'indices sur les forces qui façonnent la magnifique géographie de notre galaxie.
"La région de la galaxie où nous avons actuellement beaucoup d'informations est assez proche du soleil, mais les prochaines versions de Gaia devraient étendre la taille de la région", a déclaré Alice Quillen, astronome à l'Université de Rochester, qui n'était pas impliquée dans la étude.
Les scientifiques ont publié leurs résultats en ligne dans la revue préimprimée arXiv et les ont soumis pour publication dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.
