La galaxie d’Andromède

La galaxie d’Andromède, également appelée M31 (dans le catalogue établi en 1764 par l’astronome français Charles Messier) et située dans la constellation d’Andromède, est la galaxie spirale la plus proche de notre Voie Lactée (2,5 millions d’années lumière). Une galaxie spirale est généralement un ensemble comprenant jusqu’à plusieurs centaines de milliards d’étoiles. Elles adoptent la forme aplatie d’un disque, avec un renflement central sphérique lumineux appelé le bulbe.

Une étude publiée le 14 février 2018 vient de montrer sa formation sous un nouveau jour.

Plusieurs galaxies naines sont plus proches de nous, comme la galaxie naine du Grand Chien située dans la constellation du grand chien (à 25 000 années lumière), le Sagittaire (à 80 000 années lumière) ou encore le grand et le petit nuage de Magellan (à 179 000 et 210 000 années lumière).

Observation de la galaxie d’Andromède

 

En 2015, la NASA et l’Agence spatiale européenne (ESA) ont diffusé une image en haute définition de la galaxie d’Andromède. Composée de 7 398 captures différentes prises par le télescope Hubble, elle comporte après assemblage près de 1,5 milliard de pixels. Vous pouvez la voir par ici 

 

M31observation
Observation de M31 la galaxie d’Andromède dans le ciel nocturne – credit : Stelvision

M31 est visible à l’oeil nu comme une petite tâche floue allongée dans la galaxie d’Andromède avec un diamètre apparent près de six fois supérieur à celui de la pleine lune. C’est l’objet le plus lointain qu’on puisse voir sans lunette ou télescope. Pour l’observer, il faut repérer le carré de Pégase auquel se rattache la constellation d’Andromède puis suivre les deux petites étoiles qui nous guident jusqu’à la galaxie d’Andromède.

On retrouve pour la première fois sa description en 964 dans le livre Livre des étoiles fixes de l’astronome perse Abd al-Rahman al-Soufi. En 1612, Simon Marius en fait la première description à l’aide d’un télescope. Il faudra attendre 1887 pour que Isaac Roberts en fasse la première photo dans son observatoire  dans son observatoire de Crowborough dans le Sussex.

 

Le télescope Hooker où Edwin Hubble fit ses principales découvertes. Crédits : observatoire du Mont Wilson
Le télescope Hooker où Edwin Hubble fit ses principales découvertes. Crédits : observatoire du Mont Wilson

 

Au début des années 1920, Edwin Hubble observa les photos de M31 qu’il avait prises avec le télescope Hooker de 2,50 mètres de diamètre, le plus puissant de l’époque, et y découvrit des étoiles dont la luminosité varie appelées les Céphéides. Il calcula alors leur distance grâce aux différentes variations de lumière et découvrit qu’elles étaient bien au-delà de ce qu’on pensait à l’époque. A 2,5 million d’années lumière, elles ne pouvaient donc pas appartenir à  la Voie Lactée mais à une autre galaxie qui contenait probablement des centaines de milliards d’étoiles.
Celle qui  jusque là était appelée grande nébuleuse d’Andromède fut par conséquent répertoriée en galaxie.

 

Collision de la galaxie d’Andromède avec la Voie Lactée

 

 

La galaxie d’Andromède se rapproche de nous à 430 000 km/h. Dans 2,5 à 12,5 milliards d’année, la galaxie d’Andromède et la Voie Lactée vont se rencontrer, se tourner autour jusqu’à finalement fusionner au bout de deux milliards d’années en une seule et même géante galaxie elliptique déjà surnommée Milkomeda.

Si on connaît les vitesses radiales des 2 galaxies, ce n’est pas encore le cas pour leur vitesse tangentielle. Le satellite GAIA devrait pouvoir donner les premières mesures de ces vitesse tangentielles en avril. Grâce à ces données, les scientifiques devraient pouvoir préciser l’estimation de la date de rencontre des 2 galaxies. Mais qu’adviendra-t-il alors de la Terre?

Les scientifiques ont identifié trois scénarios possibles. Le plus probable est plutôt rassurant« En effet, le Soleil et son système planétaire ne devraient a priori pas être abîmés par cette collision. Le plus probable, à 70-80 %, est qu’ils se retrouvent à l’intérieur de la future galaxie issue de la fusion d’Andromède et de la Voie lactée. Tout simplement parce que, pour l’essentiel, les galaxies sont faites de vides gigantesques et que les chances qu’une étoile vienne en percuter une autre sont donc quasiment nulles », explique François Hammer, astronome à l’observatoire de Paris.  Si on pouvait y assister, Andromède apparaîtrait de plus en plus grosse dans le ciel, avant de fusionner avec la Voie lactée.

 

 

simulation de la collision de la galaxie d'Andromède avec la Voie Lactée vue de la Terre
simulation de la collision de la galaxie d’Andromède avec la Voie Lactée vue de la Terre – credits : NASA/ESA

 

Pour le deuxième atteignant une probabilité de 10%, le scientifique explique : « Lorsque deux galaxies passent très près l’une de l’autre avant d’entrer en collision, il y a une partie de la matière qui est arrachée par des effets de marées. Exactement comme le passage de la Lune déforme la Terre, l’étire vers elle, générant le phénomène des marées océaniques. Le Soleil pourrait alors être éjecté très loin de la galaxie. Il se retrouverait dans le vide intergalactique. « 

Et enfin le dernier (heureusement avec une faible probabilité de 1%) est le plus catastrophique :  « il se trouve que les deux galaxies ont chacune un trou noir central. Celui d’Andromède, qui est à peu près 200 fois plus gros que celui de la Voie lactée, finira par manger son petit frère. Mais, avant cela, le pauvre gaz et les pauvres étoiles qui se trouveront dans le secteur seront détruits, annihilés au sens physique du terme, c’est-à-dire que la matière qui les compose deviendra énergie » 

Notons tout de même que dans environ 5 milliards d’années, le soleil ayant consommé tout l’hydrogène dans son noyau deviendra une géante rouge plus de cent fois plus grande que sa taille actuelle…

 

Formation de la galaxie d’Andromède

 

De 2006 à 2014 de nouvelles observations ont été effectuées montrant de grandes différences au sein des populations d’étoiles en comparaison avec notre Voie Lactée. Les chercheurs américains ont « observé une dizaine de milliers d’étoiles, une par une, sur une surface grande comme quatre fois la lune, et qui se sont rendus compte qu’elles avaient des mouvements complètement brusques, chaotiques » explique François Hammer. Alors que les étoiles du disque de la Voie Lactée ne sont sujets qu’à un simple mouvement de rotation, dans le disque de la galaxie d’Andromède toutes les étoiles âgées de plus de 2 milliards d’années, subissent des mouvements désordonnés de grande ampleur. Les astronomes ont alors cherché à en trouver l’explication.

Selon une nouvelle étude la galaxie d’Andromède se serait formée alors que la Terre existait déjà! Beaucoup plus jeune que nous le pensions jusqu’à présent (2 à 3 milliards d’années contre 4,5 pour notre planète), elle serait le résultat d’une collision de 2 galaxies. Cette théorie « est le seul moyen d’expliquer comment se sont formés le bulbe, la barre, les disques minces et épais, l’anneau stable de jeunes étoiles dans le disque, le récent événement de formation stellaire dans tout le disque, la structure 3D du  ‘courant géant d’étoiles’, les coquilles et amas diffus, et la distribution des étoiles dans le halo. » selon l’observatoire de Paris.

 

 

 

Une équipe scientifique franco-chinoise menée par François Hammer a réalisé une simulation numérique, basée sur 24 millions de particules, qui parvient à reproduire  la collision des deux galaxies qui auraient formé la galaxie Andromède. Ils ont pour cela utilisé les puissants calculateurs GENCI  (Grand équipement national de calcul intensif) . « On a reconstitué le bulbe – la région centrale -, une barre, qui est une structure très difficile à reproduire, un anneau, et au fur et à mesure, les structures au bord du disque commençaient à apparaître » explique le scientifique.

« On voit désormais des traces des deux galaxies pro-génitrices, quand on observe le halo de la galaxie, soit son environnement. Andromède se compose d’un disque mince, ceinturé d’un disque plus épais. Les étoiles plus jeunes, dans le disque mince, apparaissent beaucoup plus stables. On observe que ce sont seulement les étoiles les plus vieilles qui ont un mouvement plus chaotique, donc celles qui ont subi une collision. Les plus jeunes étaient encore à l’époque sous forme de gaz, elles n’étaient pas encore formées »

Il y a 7 à 10 milliards d’années, deux galaxies se trouvaient sur une même trajectoire de rencontre. Elles se seraient rapprochées jusqu’à fusionner il y a 1,8 à 3 milliards d’années en une seule galaxie : Andromède. Une des galaxies génitrices aurait été 4 fois plus massive que l’autre. Les étoiles plus vieilles que la collision subissent encore son effet et sont dans l’état agité découvert précédemment par l’équipe américaine.

L’équipe franco-chinoise a découvert en particulier un courant géant d’étoiles.

« On a découvert un gigantesque courant. Lorsque 2 galaxies collisionnent vous allez avoir des effets de marée, des  queues gigantesques de marée qui sont de la matière des étoiles qui vont être éjectées de la galaxie et certaines d’entre elles vont retomber et celles qui tombent retombent et forment des espèces de boucles. Ce qu’on voit c’est ces boucles vues de côté » explique l’astrophysicien.

 

Vue du gigantesque halo sur 265x265 kpc2 qui entoure la galaxie d’Andromède
à gauche : observation du halo qui entoure la galaxie d’Andromède ; À droite, la simulation parvient à reproduire ce même halo Crédits : Observatoire de Paris – PSL/ Hammer et al. 2016

L’équipe est composée de François Hammer (Observatoire de Paris-PSL), Yanbin Yang (Observatoire de Paris-PSL), Jianling Wang (National Astronomical Observatory of China), Rodrigo Ibata (observatoire astronomique de l’université de Strasbourg), Hector Flores (observatoire de Paris-PSL) et Mathieu Puech (observatoire de Paris-PSL).

 

Pour aller plus loin

 

A la découverte des galaxies d’Alessandro Boselli

 

 

«Il était temps qu’un ouvrage en français soit consacré aux galaxies, expliquant de manière simple et accessible à tous ce que nous en savons. C’est ce qu’a réussi Alessandro Boselli, spécialiste de la formation des étoiles dans les galaxies, qui utilise, en plus de ses propres observations les données des satellites d’astronomie. Il a su se mettre à la portée d’un public intéressé mais non spécialisé pour expliquer la nature et l’évolution des galaxies, et son enthousiasme est communicatif. Son livre est magnifiquement illustré par des photographies et des images obtenues par les plus grands télescopes au sol. Ces images ne sont pas seulement belles à regarder car grâce aux commentaires qui en sont faits, elles nous permettent de comprendre ce que sont vraiment les galaxies. Je recommande chaudement la lecture de ce livre qui, partant de bases très simples, nous donne une vision complète et actuelle des éléments constitutifs de l’Univers.» James Lequeux, Astronome à l’Observatoire de Paris

 

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Sources

revue MNRAS du 14 février

Observer Andromède

Observatoire de Paris

Quand la galaxie d’Andromède percutera notre Voie Lactée

Interview François Hammer France inter

One thought to “La galaxie d’Andromède”

  1. Bonjour,
    Les forces gravitationnelles se ferons ressentir bien avant la collision , non?
    Si notre étoile n’est pas percutée ou soufflée, le système entier sera affecter par ces forces non?
    Merci , en tout cas très fun votre petit blog!
    J’aurai sûrement dès centaine d’interrogation à partager .

    Amicalement

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