Un vaste flot d’étoiles flottantes témoigne de l’histoire violente de la Voie lactée

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Lorsque vous sortez et regardez le ciel par une nuit claire, il semble que rien d’autre ne pourrait être aussi serein et paisible. Mais beaucoup de ces étoiles apparemment paisibles sont la preuve d’une histoire mouvementée – et maintenant nous apprenons à percer leurs secrets.

En utilisant les données du relevé cartographique de la Voie lactée de Gaia, les astronomes ont découvert un vaste flux d’étoiles qu’ils croient être les restes d’une énorme galaxie naine qui s’est entraînée dans le disque galactique avant d’être déchirée. Ils ont appelé le ruisseau Nyx, d’après la déesse grecque de la nuit.

Selon le modèle standard de l’évolution de l’Univers, les galaxies se développent en fusionnant et en absorbant des galaxies plus petites – le processus d’accrétion. Il y a en fait beaucoup de preuves de ce qui se passe dans la Voie lactée: un nombre de flux ont été identifiés comme étant liés à des galaxies naines et à des amas globulaires perturbés par les forces de marée de la galaxie.

Puis le Satellite Gaia est venu avec. Lancé en 2013, il recueille depuis des données pour produire la carte 3D la plus précise à ce jour de la Voie lactée. Il étudie attentivement les mouvements appropriés, les vitesses radiales et les distances des étoiles pour déterminer où tout se trouve et comment il se déplace.

Cela révèle de manière inédite l’histoire des altercations de la Voie lactée avec d’autres taches d’étoiles – comme Antlia 2, la Galaxie sphéroïdale naine du Sagittaire et, euh, la Saucisse Gaia. Sans parler du flux stellaire Poissons-Eridanus, pensé pour être ce qui reste d’un amas d’étoiles.

Mais ceux-ci ont tous été identifiés en recherchant des choses qui bougent et se construisent différemment. Il est beaucoup plus difficile d’identifier une galaxie déchiquetée qui s’intègre. Les étoiles qui se déplacent avec la rotation du disque galactique et qui ont des compositions chimiques similaires aux étoiles qui se sont formées ici, pourraient être négligées.

Ainsi, la physicienne théorique Lina Necib de Caltech et ses collègues ont appliqué un réseau neuronal pour construire un catalogue d’étoiles à partir de la deuxième publication de données Gaia qui avait été introduite dans la galaxie, plutôt que de naître ici.

“Le réseau,” les chercheurs ont expliqué dans leur article, “prend en entrée la cinématique à cinq dimensions de chaque étoile (deux coordonnées angulaires, deux mouvements corrects et la parallaxe), puis génère un score associé à la probabilité d’accrétion de l’étoile.”

Lorsqu’ils ont extrait les étoiles dont le réseau neuronal était le plus certain d’avoir été accrétés, l’équipe a trouvé un groupe de 232 étoiles se déplaçant toutes ensemble dans un mouvement prograde – c’est-à-dire avec la rotation de la galaxie – et avec des compositions chimiques similaires. Ce groupe n’avait auparavant été associé à aucun autre courant stellaire.

Lorsqu’elle a simulé les orbites de ces étoiles dans le passé, l’équipe a découvert qu’elles avaient des propriétés orbitales différentes des étoiles du disque épais et du disque mince de la Voie lactée.

“Couplage de cette observation avec le fait que Nyx traîne derrière le disque de ~ 90kms-1 et a une composante de vitesse radiale substantielle, ce qui démontre que c’est le résultat d’une fusion de satellites, ” les chercheurs ont écrit.

Les groupes stellaires qui se déplacent ensemble peuvent être créés par d’autres moyens, tels que les résonances générées par la perturbation de la barre galactique ou les ondes de densité dans les bras en spirale, mais celles-ci ne correspondent pas à Nyx. Les simulations de ces phénomènes n’ont pas pu produire de retard de Nyx sans provoquer d’autres effets qui n’ont pas été identifiés dans les données.

L’équipe pense que la meilleure adéquation pour leurs données est une galaxie naine qui, à un moment donné de la longue histoire de la Voie lactée, s’est engouffrée, puis s’est étirée lorsque les étoiles ont commencé à orbiter autour du centre de la Voie lactée.

Et lorsque les chercheurs ont répété leur étude avec une certitude légèrement détendue, ils ont trouvé un autre groupe d’étoiles qui correspondait presque exactement au flux Nyx. L’orbite galactique prograde et les compositions chimiques étaient les mêmes – mais le deuxième groupe avait vitesse radiale. Cela est également cohérent avec le modèle de la galaxie naine, car les simulations ont montré que le deuxième groupe pourrait être des débris d’un passage séparé de la même galaxie naine.

Il est probable que Nyx contient des étoiles qui n’ont pas été identifiées dans cette étude, car elles sont tombées en dehors des paramètres stricts introduits dans le réseau neuronal. Mais de futures recherches pourraient aider à faire la lumière sur cet événement – quand il s’est produit, comment il s’est produit et à quel point cette galaxie naine était massive.

Et depuis il y a aussi des preuves que les populations d’étoiles accrues sont en corrélation avec des amas de matière noire pensé pour avoir été absorbé par la fusion avec les étoiles, Nyx peut nous aider à comprendre comment ces fusions contribuent au disque de matière noire d’une galaxie.

“Si Nyx est en effet le résultat d’une telle fusion, cela fournirait des preuves d’étoiles progrades accrues, et potentiellement, d’un composant de matière noire qui l’accompagne dans un flux ou un disque”, ont écrit les chercheurs.

“La présence d’une telle composante de matière noire modifierait considérablement notre compréhension actuelle de la distribution locale de l’espace de phase de la matière noire et aurait des ramifications importantes pour les recherches terrestres de la particule de matière noire.”

La recherche a été publiée dans La nature.

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