On a découvert récemment une vaste structure de galaxies satellites autour d’Andromède. Cet immense disque de 1,3 million d’années-lumière de diamètre et de seulement 45 000 années-lumière d’épaisseur intrigue les astrophysiciens. Plus énigmatique encore que cette morphologie particulière : les galaxies satellites semblent en rotation à l’intérieur du disque.
L’existence de cette structure est particulièrement difficile à comprendre dans le cadre de la théorie actuelle de formation des grandes galaxies. On suppose en effet que les galaxies les plus grandes, comme Andromède ou la Voie lactée, ont attiré (accrété) de plus petites galaxies formées dans l’Univers primitif, il y a plus de 10 milliards d’années. Pour expliquer cette découverte, il faudrait que les galaxies naines, ayant rejoint Andromède, aient pu le faire le long d’un seul et unique axe bien particulier.
Une équipe comprenant des chercheurs du Laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation GEPI [1] de l’Observatoire de Paris s’est penchée sur la question. Elle a exploré la piste d’un autre modèle théorique qui présente Andromède comme le résultat d’une fusion majeure : une prédiction en accord avec sa structure et la formation hiérarchique des galaxies.
A l’appui de cette théorie, elle a réalisé une série de simulations et obtenu des vues, de la galaxie d’Andromède avec son cortège de satellites.
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(Observatoire de Paris / GEPI / Sylvain Fouquet, François Hammer)
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(Observatoire de Paris / GEPI / Sylvain Fouquet, François Hammer)
À gauche, Andromède est vue de côté, telle qu’observée. Les satellites (points rouges) sont bien confinés dans un plan mince, ainsi que les particules (points blancs) résultant de la simulation. À droite, l’image montre la galaxie « tournée » à 90 degrés.
Elle révèle le mécanisme de formation de la structure géante. Lors d’une fusion de galaxies, d’énormes quantités de matière sont éjectées via de gigantesques queues de marées (TT1 et TT2) qui s’alignent le long d’un plan particulier, appelé orbital. Lorsqu’une partie de cette matière retombe sur la galaxie, elle suit des orbites le long de gigantesques boucles prédites par la gravitation. Les satellites n’occupent pas toutes les boucles, car elles pourraient être détruites après un second passage au voisinage d’Andromède.
Mais la présence de la quasi totalité des satellites le long des boucles simulées et la prédiction de leurs mouvements laissent peu de doute sur la pertinence du mécanisme. Cependant, cela pose des questions sur l’origine des galaxies satellites, formées dans les queues de marée, et qui comporteraient peu de matière sombre, contrairement aux énormes quantités supposées actuellement. Le débat reste ouvert.
Référence
The vast thin plane of M31 corotating dwarfs : an additional fossil signature of the M31 merger and of its considerable impact in the whole Local Group publié en ligne le 10 avril 2013 dans les Monthly Notices of Royal Astronomical Society
[1] Le Laboratoire Laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation GEPI est un département scientifique de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS et à l’Université Paris Diderot