Il a été longtemps considéré que les galaxies naines du halo de la Voie lactée étaient d’anciens satellites orbitant autour de notre Galaxie depuis près de 10 milliards d’années.

Le présupposé d’une présence d’énormes quantités de matière sombre était alors nécessaire pour comprendre comment se protégeaient les satellites des énormes effets de marée dus à la gravitation de notre Galaxie. Les grandes dispersions de vitesses observées dans la quasi-totalité des galaxies naines, corroboraient cette présence de matière sombre et invisible.

C’est l’exploitation des dernières données du satellite Gaia qui a dévoilé une toute autre interprétation des galaxies naines.

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Lire aussi l’information [en anglais]
sur le site du Leibniz-Institute fur Astrophysik Potsdam (AIP) :
"A radically new view on dwarf galaxies surrounding the Milky Way"

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L’équipe internationale a pu établir l’histoire des interactions gravitationnelles de la Voie lactée avec d’autres galaxies, grâce à la relation qui relie l’énergie orbitale d’un objet à son époque d’entrée dans le halo [1]. Les énergies orbitales des galaxies naines sont trois fois plus grandes que celle de la galaxie naine du Sagittaire entrée dans le halo, il y a 5 à 6 milliards d’années. Cela implique que la majorité des galaxies naines sont arrivées bien plus récemment : il y a moins de 3 milliards d’années.

Une arrivée si récente implique qu’elles proviennent de l’extérieur du halo, une zone où les galaxies naines sont remplies de gaz neutre. En entrant dans le halo, ces galaxies riches en gaz l’ont perdu après collision avec le gaz chaud du halo galactique (voir la vidéo ci-dessous).

La violence des chocs et de la turbulence dans le processus transforme complètement chacune des galaxies naines. Riches en gaz, leurs dynamiques étaient alors dominées par la rotation du gaz et des étoiles ; en entrant dans la Galaxie, elles deviennent des systèmes sans gaz, avec des étoiles ayant des vitesses dispersées dans toutes les directions.

Les galaxies naines viennent juste de perdre leur gaz dans un processus si violent qu’elles ne sont plus en équilibre dynamique. Les effets conjugués de la perte du gaz, et des chocs gravitationnels dus à la Galaxie expliquent très bien leurs grandes dispersions de vitesses.

Quel rôle pour la matière sombre ?

Une des curiosités de cette étude vient du rôle de la matière sombre. Tout d’abord, l’absence d’équilibre empêche toute estimation de la masse dynamique, et donc de la quantité de matière sombre.

Alors que dans le scénario précédent, cette dernière était supposée protéger la stabilité des galaxies naines, elle devient plutôt gênante pour des objets "hors équilibre". Si s’ajoute trop de masse sombre, cela stabilise trop les étoiles de la galaxie naine, laquelle ne peut accomplir sa transformation en une galaxie soutenue par la dispersion comme observée aujourd’hui.

La chute récente des galaxies naines et leurs transformations dans le halo de la Voie lactée expliquent très bien de nombreuses découvertes sur ces objets, notamment pourquoi elles possèdent des étoiles très éloignées de leur centre. L’ensemble de leurs propriétés pourrait même être compatible avec une absence de matière sombre, alors qu’elles sont en général considérées comme les objets de l’Univers en contenant la plus grande fraction.

Référence

L’article ‘The accretion history of the Milky Way. II. Internal kinematics of globular clusters and of dwarf galaxies’ par François Hammer, Jianling Wang Gary A. Mamon, Marcel S. Pawlowski, Yanbin Yang, Yongjun Jiao, Hefan Li, Piercarlo Bonifacio, Elisabetta Caffau, et Haifeng Wang (2023) est publié dans la revue MNRAS, le 20 novembre 2023.
DOI : doi.org/10.1093/mnras/stad2922

Les simulations numériques sont décrites dans l’article :
Jianling Wang, François Hammer, Yanbin Yang, Marcel S. Pawlowski, Gary A. Mamon, et Haifeng Wang, ‘Hydrodynamical Simulations of Galactic Dwarf Galaxies at First Infall’, 2023, accepté par MNRAS.

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