Grâce au télescope spatial Spitzer, des chercheurs du CfA et du CNRS ont découvert en 2006 une nouvelle onde de densité mesurant 1x1.5 kpc à 0.5 kpc du centre de la galaxie d'Andromède. La simulation proposée par Françoise Combes et ses collègues du CNRS reproduit l'ensemble de la morphologie de M31 et relie les deux anneaux, l'anneau interne qui n'avait pas encore été découvert, l'anneau externe situé à 10 kpc du centre ainsi que le warp. Les astronomes restent toutefois prudents et proposent que M32 n'est qu'un responsable possible de cette déformation. En effet, il y a beaucoup d'autres compagnons autour de M31, et qui sait, M31 a peut-être subi une fusion récente, comme en témoignent beaucoup de déformation, queues de marée, boucles d'étoiles et disque étendu à grande distance du centre, voir notamment les travaux de Rodrigo A. Ibata et son équipe réalisés en 2005 (ApJ 634, p287). 

A gauche, zoom sur M32, la galaxie elliptique (E2) et satellite de M31 située près des bras extérieurs de la galaxie et dont voici une magnifique vue générale et un gros-plan. A droite, simulation de la collision et du passage de M32. Les dates sont exprimées en millions d'années. Noter la formation de deux ondes de densité dans l'image c. La position de M32 dans l'image d est compatible avec son emplacement actuel. Ci-dessous image infrarouge prise par le télescope spatial Spitzer révélant l'anneau externe à 10 kpc du centre et un nouvel anneau interne d'environ 1x1.5 kpc à 0.5 kpc du centre. Ces deux ondes de densité sont compatibles avec une collision quasi frontale correspondant au passage de M32. Documents Robert Gendler, IPAC/2Mass et CNRS/CfA.

Selon les simulations de Françoise Combes et son équipe, la petite galaxie M32 aurait plongé dans le disque de M31 le long de son axe polaire il y a environ 210 millions d'années. L'existence du grand anneau externe et du petit anneau interne incliné est compatible avec le passage de M32 et le gauchissement du disque comme on le voit ci-dessus. La découverte a été publiée dans le magazine "Nature" le 19 octobre 2006 et rapportée sur Arxiv-ph.

Le fait que M31 a été peu affectée par cette perturbation s'explique par le fait que M32 était beaucoup plus compacte et 10 fois moins massive (13 fois en excluant la matière sombre soit environ 30 milliards de masses solaires) que la galaxie d'Andromède. Les chercheurs ont comparé cet événement à la collision entre un semi-remorque de 18 roues (M31) et une voiture (M32); le camion présenterait relativement peu de dégâts alors que la voiture serait sinistrée. Un phénomène analogue est arrivé à M32 qui sous l'effet du choc et de la réorganisation de la matière a perdu la moitié de sa masse et s'est transformée en galaxie naine sans se disloquer.

Rappelons que le système de M31 se rapproche actuellement de la Voie Lactée à environ 205 km/s. Dans 3 milliards d'années, M31 et la Voie Lactée entreront en collision. Elles fusionneront au terme d'un mouvement progressivement amorti environ 2 milliards d'années plus tard pour former une seule galaxie géante contenant peut-être 500 milliards d'étoiles et présentant des anneaux ou des coquilles multiples, sans doute associés durant un demi-milliard d'années à des bras très étendus, réminiscents de la collision.

Le gauchissement des galaxies

Récemment les astronomes ont découvert que le noyau de M31 présente une légère diffusion stellaire asymétrique dans un secteur bien précis, un phénomène de gauchissement (warping) provoqué par une perturbation gravitationnelle, vraisemblablement par le passage de la galaxie M32. Le fait était soupçonné mais non démontré jusqu'à présent. Ce sont des photographies à longues poses prises à partir de l'Observatoire de Lick qui ont révélé le phénomène. Des simulations par interpolation numérique (SPH) ont également permis de démontrer que ce gauchissement était également présent dans le noyau Galactique. Il est provoqué par le passage de la galaxie naine du Sagittaire SagDEG (voir plus bas).

Le gauchissement gravitationnel A gauche cette image surexposée du noyau de M31 montre clairement son gauchissement provoqué par une perturbation gravitationnelle. A droite une simulation du gauchissement du noyau Galactique provoqué par le passage de la galaxie naine du Sagittaire SagDEG. Documents UCO/Lick Observatory et Université de Strasbourg.

En fait, près de 90% des galaxies possèdent un gauchissement plus ou moins développé. Dans le cas de M31 par exemple, même si M32 a accentué le warp, selon les astronomes il existait déjà sans doute auparavant.

La plupart des galaxies présentent donc un gauchissement, souvent lié à des contraintes internes, structurelles. Ainsi la galaxie spirale barrée ESO 510-13 de l'Hydre présentée ci-dessous, affiche une bande de poussière gauchie qui s'est formée récemment. Pour les astrophysiciens de l'ESO cette bande de poussière qui a peut-être été gauchie suite à la fusion avec une galaxie elliptique représente en fait les bras extérieurs de la galaxie. Ce disque est en train de se stabiliser et deviendra plat à l'image de la forme caractéristique du disque de poussière qui entoure la galaxie M104 "Sombrero".

Le gauchissement structurel A gauche la galaxie spirale barrée ESO-510-13 dont la bande de poussière gauchie est en train de se stabiliser. D'ici quelques millions d'années cette galaxie ressemblera à M104 (à droite). Documents NASA/ESA/HST.

Dwingeloo 1

Détectée pour la première fois par un radiotélescope néerlandais en 1994, il s’agit d’une galaxie spirale barrée naine (SBcd) de magnitude 17.7 située derrière la Voie Lactée et donc quasiment invisible visuellement. Elle se présente comme une tache oblonge un peu plus brillante que le fond stellaire dans la constellation de Cassiopée (Coord. équat.: 02h56.9m, +58°55’). Elle fait partie du groupe IC342/Maffei contenant à ce jour 24 membres dont une bonne moitié de petites galaxies irrégulières, la plupart découvertes par R.Kraan-Korteweg.

Parmi les autres membres de ce groupe, citons IC342, une belle petite galaxie spirale Sc bleutée de magnitude 9.2 qui donna son nom au groupe. Elle mesure 75000 années-lumière pour un diamètre apparent de 36.3'.

A gauche, Dwingeloo1 cachée derrière la Voie Lactée. A droite, la galaxie naine elliptique du Sagittaire SagDEG en incrustation sur une photographie de la Voie lactée.

On pense que IC342 s'est formée à la même époque que la Voie Lactée à partir d'un immense nuage d'hydrogène. Cette proto-galaxie s'est effondrée sous les forces gravitationnelles et donna naissance à plusieurs amas de matière; l'un formant la Voie lactée, un autre M31 et quelques autres les membres du groupe Maffei dont IC342 ainsi que nos deux galaxies satellites, le Petit et le Grand Nuage de Magellan.

Il y a 5 ou 10 milliards d'années, le groupe IC342/Maffei se situait tout près de la galaxie d'Andromède alors que celle-ci venait d'absorber une galaxie naine. Pour retrouver son équilibre, M31 éjecta le groupe IC342 qui est aujourd'hui à la dérive dans l'Amas Local.

La galaxie naine du Sagittaire, SagDEG

C'est en étudiant les étoiles carbonées du halo et en analysant les magnitudes, couleurs et mouvements propres de grands surveys stellaires que les astronomes R. Ibata, G. Gilmore et M. Irwina ont découvert en 1994 une concentration d'étoiles dans le Sagittaire. Une analyse spectrale et radioélectrique permirent de conclure qu'il s'agissait d'une galaxie naine membre de l'Amas Local. Brillant à la magnitude 4.5, elle s'étend sur 3°10' x 8°10' aux coordonnées équatoriales 18h55.1m, -30° 29' à environ 67000 années-lumière. Son nom officiel est SDG ou SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy), à ne pas confondre avec SagDIG (Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy), un autre membre de l'Amas Local.

L'étude de cette galaxie permet indirectement d'identifier les étoiles de notre proche banlieue (à 4 kpc) issues de SagDEG tout en permettant d’étudier en détail sa composition chimique et définir avec précision la forme du potentiel Galactique. 

Selon des analyses conduites en 1998 par Rosemary Wyse de l'Université John Hopkins, cette petite galaxie est en train d'être absorbée par la Voie Lactée, se disloquant sous l'effet des puissantes forces gravitationnelles de notre Galaxie. Mais selon les simulations, SagDEG devrait déjà avoir disparu car elle serait déjà passée au moins 10 fois par la région centrale de la Voie Lactée au cours du dernier milliard d'années. On ne comprend pas comment elle a subsisté à ces turbulences, à moins de tenir compte de la présence de matière sombre qui maintiendrait les étoiles ensemble par l'effet de la gravité.

En attendant de découvrir le profil exact du potentiel Galactique, éventuellement d'autres objets dans notre Amas Local et tous les acteurs qui participent au Grand Attracteur, nous verrons dans d’autres chapitres que l'espace contient d'autres êtres sidéraux étranges qui nous permettent de mieux comprendre le mécanisme extraordinairement complexe de l'univers, pour ne citer que les quasars et les trous noirs.

Une nouvelle galaxie naine baptisée Andromède XIV, de forme légèrement elliptique, a été découverte en novembre 2007 en périphérie de la galaxie d'Andromède, M31, par Steven Majewski de l'Université de Virginie et une équipe de chercheurs de l'UCLA. (ApJL, 670, 2007, pp.L9-L12.) La galaxie se situe entre 630 et 850 kpc de distance, soit un peu plus de 2 millions d'années-lumière.

Cette découverte pourrait éclairer sous un nouveau jour la nature des galaxies naines et leur rôle potentiel dans la formation des galaxies.

La galaxie naine Andromède XIV indique que M31 est beaucoup plus massive que prévu. La plupart des galaxies naines résidant dans l'Amas Local sont de toutes évidences des satellites maintenus par la gravité en orbite autour de plus grandes galaxies. Mais Andromède XIV semble se déplacer trop rapidement (-206 km/s par rapport à M31) pour être liée gravitationnellement à M31.

Selon Majewski, pour qu'une nouvelle galaxie naine soit capturée par M31, cette dernière doit présenter une masse plus élevée et exercer une force gravitationnelle plus intense que les valeurs prédites par les modèles actuels. Un élément de la théorie ou notre interprétation n'est donc pas correcte.

En effet, il est également possible qu'Andromède XIV soit juste arrivée - à l'échelle des temps cosmiques - dans les parages de M31, venant d'une région reculée de l'espace. Dans ce cas, "si Andromède XIV n'est pas liée à M31 et est tombée dans son puits gravitationnel pour la première fois, cela démontre que nous n'avons pas encore identifié tous les membres de l'Amas Local", a expliqué Majewski.

Un nouveau membre comme celui-ci est une chance pour les astronomes. Andromède XIV représente pour les astrophysiciens une image unique, celle d'une galaxie naine dans un état relativement "pur", qui n'a subit aucune influence gravitationnelle de la part d'un corps plus massif au cours des derniers milliards d'années.

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