La Voie lactée, une vaste galaxie spirale abritant des centaines de milliards d'étoiles, dont notre Soleil, a suivi un parcours long et complexe pour atteindre ses dimensions actuelles, comme l'illustre une nouvelle étude qui met en lumière un événement marquant survenu au début de son histoire.
En observant des amas d'étoiles regroupés près du centre de la Voie lactée, des scientifiques ont découvert des preuves indiquant que notre galaxie a absorbé une galaxie plus petite il y a environ 11,8 milliards d'années, lorsque l'Univers avait moins de 15% de son âge actuel.
Cet événement constitue la plus ancienne fusion galactique connue de la Voie lactée et montre qu'elle s'est développée non seulement en formant ses propres étoiles, mais aussi en fusionnant avec de petites galaxies capturées par son attraction gravitationnelle.
Cette galaxie plus petite est classée parmi les galaxies naines, par opposition aux galaxies plus grandes comme la Voie lactée. Les chercheurs estiment qu'elle contenait, au moment de la fusion, des étoiles représentant une masse équivalente à 500 millions de fois celle du Soleil, soit environ un quart de la taille de la Voie lactée à cette époque.
Les chercheurs ont utilisé les télescopes orbitaux Hubble et Gaia pour étudier des amas stellaires situés dans une région s'étendant sur les 20.000 années-lumière les plus proches du centre de la Voie lactée, afin d'évaluer leur âge, leur composition chimique et leur trajectoire.
Une année-lumière correspond à la distance parcourue par la lumière en un an, soit 9.500 milliards de kilomètres.
Ces étoiles sont devenues partie intégrante de la Voie lactée après une fusion galactique survenue environ deux milliards d'années après le Big Bang, l'événement à l'origine de l'Univers, ont expliqué les chercheurs.
La galaxie naine dont elles sont issues a été baptisée "Low-energy-Kraken-Heracles" (LKH), en référence à trois études antérieures qui avaient examiné l'hypothèse d'une telle fusion primordiale.
"La principale découverte de nos recherches est l'identification sans ambiguïté du premier événement de fusion qu'a connu notre galaxie à ses débuts", a déclaré l'astrophysicien Davide Massari, de l'Institut national d'astrophysique (INAF) de Bologne, en Italie, auteur principal de l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy.
La question de savoir si la croissance précoce de la Voie lactée a résulté d'une formation stellaire endogène ou d'une fusion galactique a longtemps fait l'objet de débats, a déclaré Davide Massari.
Selon la nouvelle étude, cette fusion a insufflé à la Voie lactée, au début de son histoire, un volume important d'étoiles et de gaz interstellaire alimentant la formation stellaire, ainsi qu'une substance mystérieuse appelée matière noire.
"Je dirais que du point de vue des étoiles, la fusion a été plutôt paisible, sans collisions entre étoiles. Mais du point de vue du gaz, la fusion a été plus "explosive" — il est probable que la collision entre le gaz de LKH et celui de la Voie lactée ait déclenché la formation de nombreuses étoiles", a déclaré Davide Massari.
Ce dernier ajoute qu'il existe probablement de nombreuses étoiles qui se sont formées à l'origine dans la galaxie naine et qui sont toujours enfouies dans les régions internes de la Voie lactée, certaines d'entre elles au sein d'amas stellaires.
En raison de toute la poussière interstellaire présente dans cette région, il est toutefois très difficile d'identifier les étoiles individuellement, a-t-il ajouté.
La Voie lactée a été impliquée dans deux autres fusions galactiques massives. Elle a absorbé une galaxie naine appelée Gaia-Sausage-Enceladus environ 1,8 milliard d'années après la fusion avec LKH. Et au cours des quelque six milliards d’années qui ont suivi, elle a fusionné avec la galaxie naine du Sagittaire.
"Chacune de ces fusions a influencé les événements qui ont conduit à la formation de notre propre système solaire, et en fin de compte de la Terre", a déclaré Davide Massari. "C'est pourquoi je pense que reconstituer les éléments du passé de la Voie lactée contribue réellement à répondre à la grande question: "D'où venons-nous?"
(Reportage de Will Dunham, version française Elena Smirnova, édité par Benoit Van Overstraeten)
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