Les étoiles perdues d'Oméga du Centaure
Publié par Adrien le 29/04/2019 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe de chercheurs de l'Observatoire astronomique de Strasbourg (ObAS, Université de Strasbourg/CNRS), de l'Observatoire de Bologne et de l'Université de Stockholm ont mis en évidence un courant d'étoiles qui ont vraisemblablement été arrachées à l'amas globulaire Oméga du Centaure par la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le Système solaire...). Parmi les 1,7 milliards d'étoiles du catalogue Gaia DR2, ils ont identifié 309 étoiles qui semblent indiquer que cet amas globulaire pourrait en réalité être le résidu d'une galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 100 milliards d'étoiles de...). Cette découverte apporte un éclairage nouveau sur l'histoire de la formation de notre Galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.), marquée par l'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) de petites galaxies, dont certains amas globulaires pourraient aujourd'hui être les vestiges.


Courants d'étoiles détectés par STREAMFINDER, superposés sur une carte du ciel complet réalisée à partir des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de tous les objets du catalogue Gaia DR2. Les étoiles des différents courants sont représentées par des symboles dont la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) représente le mouvement propre (En astronomie, on appelle mouvement propre le mouvement apparent des étoiles sur la sphère céleste. Il fut découvert en 1718 par Edmund Halley lorsqu'il remarqua que les positions de Sirius, Arcturus et...) en latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) galactique. © Rodrigo Ibata, ObAS.

En 1677, Edmond Halley nomme Oméga du Centaure (ω Cen) ce qu'il pense être une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche...) qu'il a observée dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la voûte...) du Centaure. Mais John Herschel réalisera en 1830 qu'il s'agit en fait d'un amas globulaire qui peut être résolu en étoiles individuelles. Nous savons aujourd'hui qu'Oméga du Centaure est l'amas globulaire le plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) de la Voie Lactée: il contient plusieurs millions d'étoiles vieilles d'environ 12 milliards d'années, et situées à environ 18,000 années-lumière de nous. Mais la nature exacte de cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) fait débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées, réflexions ou opinions divergentes pour le sujet...): s'agit-t-il vraiment d'un amas globulaire, ou bien pourrait-il être un résidu, le coeur d'une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) naine dont la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne...) aurait été dispersée par la Voie Lactée ?

Cette dernière hypothèse repose en particulier sur le fait que ω Cen contient plusieurs populations d'étoiles, avec une grande dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant...) de métallicités (la teneur en éléments lourds) et des cinématiques qui trahissent une formation sur une période de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) étendue. Un argument supplémentaire en faveur de cette hypothèse serait de trouver des débris de l'amas dispersés le long de son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) dans la Voie Lactée. En effet, lorsqu'une galaxie naine interagit avec une galaxie massive (Le mot massif peut être employé comme :) comme la nôtre, des étoiles sont arrachées par les forces de marées gravitationnelles résultant de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) avec la Voie Lactée, et ces étoiles restent un temps visible sous forme de courants stellaires, avant de se disperser dans le halo de la galaxie massive.

En analysant les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) astrométriques du satellite Gaia (Le satellite Gaia est une mission astrométrique de l'Agence spatiale européenne (ESA) devant observer plus d'un milliard d'objets jusqu'à la magnitude 20. En déterminant de manière extrêmement précise les...) (Gaia DR2) avec un algorithme nommé STREAMFINDER développé à Strasbourg, les chercheurs ont mis en évidence plusieurs courants d'étoiles. L'un d'eux, baptisé structure de Fimbulthul (nommé d'après l'un des fleuves qui existaient au début du monde (Le mot monde peut désigner :) dans la mythologie nordique), contient 309 étoiles s'étirant sur 18°, dont deux étoiles pour lesquelles Gaia a aussi mesuré une vitesse (On distingue :) radiale.


Étoiles de la structure de Fimbulthul: la couleur des symboles représente leur mouvement propre en latitude galactique. La position actuelle de Oméga du Centaure est indiquée, ainsi que sa trajectoire supposée dans notre Galaxie. © Rodrigo Ibata, ObAS.

En modélisant les trajectoires des étoiles, il apparaît que la structure de Fimbulthul peut correspondre à un courant de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet...) d'étoiles arrachées à ω Cen, s'étendant jusqu'à 28° de l'amas. Des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) spectroscopiques de 5 étoiles de ce courant avec le Télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la...) Canada France Hawaii montrent que leurs vitesses sont très similaires, et qu'elles ont des métallicités comparables aux étoiles de ω Cen, ce qui renforce l'idée que c'est bien un courant de marée lié à l'orbite de ω Cen qui est détecté.

Les chercheurs ont ensuite pu appliquer un filtre (Un filtre est un système servant à séparer des éléments dans un flux.) pour sélectionner, dans les données Gaia DR2, la portion du courant de marée dans la zone très encombrée à proximité immédiate de l'amas. Des modélisations plus poussées du courant de marée pourraient permettre de contraindre l'histoire dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de la galaxie naine progéniteur de ω Cen, et permettre de trouver encore plus d'étoiles perdues par ce système dans le halo de la Voie Lactée.
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