Le Soleil est-il né d’une collision entre galaxies ?

Vue d'artiste. © ESA
Les passages de la galaxie naine du Sagittaire dans la Voie lactée auraient causé des poussées de naissance d’étoiles, selon une étude publiée dans Nature Astronomy. La première collision avec ce satellite de notre galaxie coïncide avec la naissance de notre Système solaire… Est-ce un hasard ?
Tomàs Ruiz Lara

Sans les visites de la galaxie naine du Sagittaire, notre galaxie ne compterait pas autant d’étoiles. Chacun de ces passages dans la Voie lactée a donné lieu à un baby-boom stellaire, allant jusqu’à quatre fois le taux de naissance moyen. C’est ce que révèle une étude publiée dans Nature Astronomy par une équipe européenne. Grâce aux données du satellite Gaia, les chercheurs ont comparé les épisodes de flambées d’étoiles avec les dates de visites de la galaxie naine. Et ces moments semblent coïncider parfaitement.

L’équipe s’appuie sur de précédentes études qui avaient montré, grâce à des simulations, que Sagittarius avait traversé quatre fois la Voie lactée. « Bien sûr, en astronomie, il n’y a pas de laboratoire : il faut faire des simulations, et le résultat dépend des paramètres choisis. Mais il existe un certain consensus sur les quatre dates de passages : autour de 6, 2 et 1 milliard d’années, et un dernier récent, il y a 100 millions d’années », décrit Tomàs Ruiz Lara, coauteur de la nouvelle publication. Par ailleurs, d’autres travaux ont montré que l’architecture actuelle de la Voie lactée pouvait être en partie expliquée par les interactions avec Sagittarius. Mais jusqu’à présent, le lien entre taux de formation d’étoiles et dates de passages n’avait pas été établi : c’est chose faite.

Une onde qui se propage

À chaque fois que Sagittarius entre dans le disque de la Voie lactée, elle perturbe le champ de gravité. Un peu comme un caillou qui tombe dans une eau immobile, elle crée une onde qui se propage. Ainsi, la matière — gaz et poussières — se déplace pour former des zones de haute densité alternant avec des zones de basse densité. Si la masse est assez concentrée dans une région de haute densité, la matière s’effondre sous sa propre gravité, engendrant une nouvelle étoile. Ceci explique que le passage d’une galaxie, même à distance, peut être un catalyseur de naissances, si la quantité de matière est suffisante.

Position de la galaxie naine du Sagittaire sur le ciel. © ESA

Pour établir ce lien, l’équipe a dû construire un historique complet du taux de formation stellaire depuis la naissance de notre galaxie. Ce travail complexe aurait été impossible sans la précision nouvelle apportée par le satellite Gaia. Les astronomes ont à la fois des mesures de distance et de luminosité, ce qui permet de connaître en détail la lumière émise par chaque étoile. Pour Tomàs Ruiz Lara, cela a été décisif : « Si vous ne pouvez pas combiner la magnitude et la distance, vous ne savez pas à quel point l’étoile est réellement lumineuse : proche, elle peut briller faiblement, et donner l’impression qu’elle est lointaine », explique-t-il. Grâce à l’analyse de la lumière émise, les chercheurs ont pu comparer les étoiles à des modèles théoriques d’évolution stellaire, et ainsi en déduire de nombreuses propriétés, dont leur âge. Ils ont pu donc établir une distribution de l’âge des étoiles dans une sphère de 6 500 années-lumière autour du Soleil, et tracer la courbe du nombre d’étoiles formées en fonction du temps.

Lieu de naissance inconnu

Cette sphère semble grande, mais à l’échelle de la Voie lactée elle est étonnamment petite : seulement 2 % du disque a été analysé, alors que la conclusion porte sur l’histoire globale de la Voie lactée. Cela remet-il pour autant en question l’étude ? Tomàs Ruiz Lara justifie de sa validité : « Il faut prendre en compte le fait qu’au cours du temps, les étoiles bougent beaucoup au sein de la Galaxie. Ainsi, il y a un processus de mélange dans le disque, qui nous permet de conclure que, même si le volume analysé est petit, il est représentatif. » Ce mouvement empêche aussi de connaître le lieu de naissance des étoiles, et de savoir si les lieux de passage de Sagittarius correspondent à des lieux de flambées stellaires. « Cette question est très complexe, car en plus du mouvement des étoiles, chaque venue de Sagittarius crée des ondes qui entraînent des naissances à divers endroits », explique le chercheur.

La galaxie naine du Sagittaire, en orbite autour de la Voie lactée, l'a traversée à plusieurs reprises. © ESA

L’impact de Sagittarius sur notre galaxie semble donc bien établi, et amène une question concernant le Soleil : est-il un enfant du premier passage de la galaxie satellite ? « C’est de la pure spéculation », répond Tomàs Ruiz Lara. « Le premier passage, il y a 6 milliards d’années, a provoqué une période intense de formation d’étoiles durant 2 milliards d’années. Le Soleil, âgé de 4,7 milliards d’années, pourrait donc avoir été formé dans cet intervalle », ajoute-t-il. Difficile de savoir s’il sera possible de connaître la réponse un jour. Pour cela, il faudrait identifier une propriété commune aux étoiles nées du fait du passage de Sagittarius, puis vérifier si le Soleil présente cette propriété.

Peu de matière disponible pour de nouvelles étoiles

La galaxie naine provoque-t-elle encore des naissances observables ? Il est possible que ce soit actuellement le cas : le dernier passage est tout récent. Mais il reste peu de matière disponible, ce qui explique que les passages ont de moins en moins d’impact. C’est le cas pour d’autres galaxies voisines « On pourrait même envisager que les Nuages de Magellan, proches de la Voie lactée, soient les futurs Sagittarius », suppose Tomàs Ruiz Lara. « Mais avec le gaz qu’il reste, il faudra une plus grande sensibilité pour détecter un impact sur le taux de formation, si tant est qu’il y en ait un. »

Cependant, ces questions ne sont pas la priorité de l’équipe : les principales difficultés rencontrées pour modéliser l’orbite de Sagittarius autour de la Voie lactée viennent de la Voie lactée elle-même. De nombreuses énigmes restent à élucider, concernant la distribution de la masse et de la matière noire au sein de notre galaxie. Tomàs Ruiz Lara va étudier de son côté la distribution spatiale des propriétés des étoiles, et espère faire avancer les connaissances sur la structure en spirale de la Voie lactée. De quoi faire parler encore longtemps les données de Gaia.


 

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