Des astronomes découvrent deux anciens courants d’étoiles au cœur de la Voie lactée
Vers le centre de la galaxie, deux courants d’étoiles (ou courants stellaires) presque aussi vieux que l’Univers ont été découverts autour du cœur de la Voie lactée. Une nouvelle analyse basée sur les données du télescope Gaia de l’Agence spatiale européenne suggère fortement que ces anciens courants existaient avant même que la Voie lactée n’ait ses bras spiraux, lorsqu’elle n’était encore qu’une petite galaxie étendant ses premières vrilles d’étoiles dans l’espace qui l’entoure.
Ces deux courants, découverts par l’astrophysicien Khyati Malhan et l’astronome Hans Walter-Rix de l’Institut Max Planck d’astronomie, en Allemagne, ont été baptisés Shiva et Shakti, du nom des créateurs de l’univers dans la mythologie hindoue.
Image d’entête : représentation de la Voie lactée, avec les étoiles que les astronomes ont identifiées dans les données Gaia DR3 comme appartenant à Shiva et Shakti, représentées par des points de couleur. Les étoiles Shiva sont en vert et les étoiles Shakti en rose. L’absence totale de marqueurs verts et roses dans certaines régions ne signifie pas qu’il n’y a pas d’étoiles de Shiva ou de Shakti dans ces régions, car le jeu de données utilisé pour cette étude ne couvre que des régions spécifiques de notre galaxie. (S. Payne-Wardenaar / K. Malhan / MPIA)
Selon Malhan :
Ce qui est vraiment étonnant, c’est que nous puissions détecter ces anciennes structures. La Voie lactée a tellement changé depuis la naissance de ces étoiles que nous ne nous attendions pas à les reconnaître aussi clairement en tant que groupe, mais les données sans précédent que nous obtenons grâce à Gaia ont rendu cela possible.
On pense que la Voie lactée a commencé à se former il y a environ 13 milliards d’années, alors que l’Univers forgeait ses premières étoiles et galaxies à un rythme effréné. La reconstitution de cette histoire est un domaine connu sous le nom “d’archéologie galactique”, qui repose en partie sur la découverte de populations d’étoiles dont les propriétés sont compatibles avec une ancienne origine.
C’est là que le travail effectué par Gaia est si précieux. Le télescope spatial cartographie la Voie lactée avec la plus grande précision qui soit, en recueillant des données sur la position en 3D des étoiles de la galaxie, leur vitesse et leur mouvement propre. Il mesure également la métallicité d’une étoile, c’est-à-dire la présence d’éléments métalliques dans sa composition. Étant donné que la plupart des métaux n’existaient tout simplement pas avant que les étoiles et les novae ne les génèrent, la métallicité d’une étoile peut donner une idée de son âge. Plus une étoile est riche en métaux, plus elle est probablement jeune.
En utilisant cette information en conjonction avec les données de Gaia, les astronomes peuvent identifier des groupes d’étoiles que nous n’aurions pas pu détecter autrement. Si un groupe d’étoiles se trouve au même endroit dans l’espace, se déplace dans la galaxie de la même manière et présente des propriétés métalliques similaires, cela signifie que ces étoiles appartiennent probablement à un même groupe spécifique. En outre, ces structures peuvent être utilisées pour déterminer l’histoire de la Voie lactée. Certains courants stellaires, par exemple, peuvent être attribués à des amas d’étoiles perturbés. D’autres sont les vestiges d’autres galaxies qui sont tombées dans la Voie lactée et qui ont été déchiquetées par la gravité de cette dernière.
C’est ainsi que Malhan et Walter-Rix ont identifié Shiva et Shakti. Ils ont utilisé Gaia pour faire de l’archéologie galactique dans les régions les plus proches du cœur de la Voie lactée en 2022, et y ont identifié une population d’étoiles très vieilles et très pauvres en métaux. Mais ils ont remarqué deux courants distincts avec des étoiles d’un âge similaire, environ 12 à 13 milliards d’années, un peu plus loin du centre.
Les deux courants stellaires, Shiva en bleu et Shakti en or. (ESA/ Gaia/ DPAC/ K. Malhan)
Selon Malhan :
Lorsque nous avons visualisé les orbites de toutes ces étoiles, deux nouvelles structures se sont distinguées des autres parmi les étoiles d’une certaine composition chimique. Nous les avons baptisées Shakti et Shiva.
Chaque flux a une masse d’environ 10 millions de soleils (masse solaire) et orbite dans le même sens que la rotation de la Voie lactée. Shiva est plus proche du centre galactique, avec des orbites plus elliptiques. Shakti est un peu plus éloigné, mais ses étoiles tracent des trajectoires plus circulaires autour du centre galactique.
Selon les chercheurs, leurs structures suggèrent que les deux courants se sont formés chacun comme une structure distincte qui a ensuite fusionné avec la spirale de la Voie lactée au cours de sa formation, alimentant ainsi sa croissance. Les deux chercheurs pensent que la galaxie s’est formée à partir d’un blob qui s’est développé au fur et à mesure que des filaments et des vrilles d’étoiles provenant de l’espace environnant tombaient et s’enroulaient autour de lui, formant ainsi des étoiles. Shiva et Shakti semblent être deux de ces filaments.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : Shiva and Shakti: Presumed Proto-Galactic Fragments in the Inner Milky Way et présentée sur le site de l’Institut Max-Planck d’astronomie : Researchers identify two of the Milky Way’s earliest building blocks.