Les astronomes ont finalement observé quelque chose qui avait été prédit mais jamais vu: un flux d'étoiles reliant les deux nuages magellaniques. Ce faisant, ils ont commencé à percer le mystère entourant le Grand Nuage de Magellan (LMC) et le Petit Nuage de Magellan (SMC). Et cela nécessitait le pouvoir extraordinaire de l’observatoire Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) pour y parvenir.
Les grands et petits nuages magellaniques (LMC et SMC) sont des galaxies naines de la Voie lactée. L'équipe d'astronomes, dirigée par un groupe de l'Université de Cambridge, s'est concentrée sur les nuages et sur un type particulier d'étoile très ancienne: RR Lyrae. Les étoiles RR Lyrae sont des étoiles pulsantes qui existent depuis les premiers jours des nuages. Les nuages ont été difficiles à étudier car ils s'étendent largement, mais la vue unique de Gaia sur tout le ciel a rendu cela plus facile.
Les nuages magellaniques sont un peu mystérieux. Les astronomes veulent savoir si notre théorie conventionnelle de la formation des galaxies s'applique à eux. Pour le savoir, ils ont besoin de savoir quand les nuages se sont approchés de la Voie lactée et quelle était leur masse à ce moment-là. L'équipe de Cambridge a découvert quelques indices pour aider à résoudre ce mystère.
L'équipe a utilisé Gaia pour détecter les étoiles RR Lyrae, ce qui leur a permis de suivre l'étendue du LMC, ce qui a été difficile à faire jusqu'à l'arrivée de Gaia. Ils ont trouvé un halo de faible luminosité autour du LMC qui s'étendait jusqu'à 20 degrés. Pour que le LMC conserve des étoiles aussi éloignées, cela devrait être beaucoup plus massif qu'on ne le pensait auparavant. En fait, le LMC pourrait avoir jusqu'à 10% de la masse de la Voie lactée.
Cela a aidé les astronomes à répondre à la question de masse, mais pour vraiment comprendre le LMC et le SMC, ils devaient savoir quand les nuages sont arrivés sur la Voie lactée. Mais suivre l'orbite d'une galaxie satellite est impossible. Ils se déplacent si lentement qu'une vie humaine est une infime goutte par rapport à eux. Cela rend leur orbite essentiellement inobservable.
Mais les astronomes ont pu trouver la meilleure chose suivante: le flux stellaire, ou pont d'étoiles, souvent prédit mais jamais observé, qui s'étend entre les deux nuages.
Un flux d'étoiles se forme lorsqu'une galaxie satellite ressent l'attraction gravitationnelle d'un autre corps. Dans ce cas, l'attraction gravitationnelle du LMC a permis aux étoiles individuelles de quitter le SMC et d'être tirées vers le LMC. Les étoiles ne partent pas tout de suite, elles partent individuellement au fil du temps, formant un ruisseau ou un pont entre les deux corps. Cette action laisse un tracé lumineux de leur trajectoire dans le temps.
Les astronomes derrière cette étude pensent que le pont a en fait deux composants: les étoiles dépouillées du SMC par le LMC, et les étoiles dépouillées du LMC par la voie lactée. Ce pont d'étoiles RR Lyrae les aide à comprendre l'histoire des interactions entre les trois corps.
L'interaction la plus récente entre les nuages a eu lieu il y a environ 200 millions d'années. À ce moment-là, les nuages se sont rapprochés. Cette action a formé non pas un, mais deux ponts: l'un d'étoiles et l'autre de gaz. En mesurant le décalage entre le pont en étoile et le pont à gaz, ils espèrent réduire la densité de la couronne de gaz entourant la Voie lactée.
La densité de la couronne galactique de la Voie lactée est le deuxième mystère que les astronomes espèrent résoudre à l'aide de l'observatoire de Gaia.
Le Galactic Corona est composé de gaz ionisé à très faible densité. Cela le rend très difficile à observer. Mais les astronomes l'ont scruté intensément parce qu'ils pensent que la couronne pourrait abriter la plupart de la matière baryonique manquante. Tout le monde a entendu parler de Dark Matter, la matière qui représente 95% de la matière dans l'univers. La matière noire est autre chose que la matière normale qui compose des choses familières comme les étoiles, les planètes et nous.
Les 5% restants sont de la matière baryonique, les atomes familiers que nous connaissons tous. Mais nous ne pouvons représenter que la moitié des 5% de matière baryonique que nous pensons devoir exister. Le reste est appelé la matière baryonique manquante, et les astronomes pensent que c'est probablement dans la couronne galactique, mais ils n'ont pas été en mesure de le mesurer.
Comprendre la densité de la couronne galactique permet de comprendre les nuages magellaniques et leur histoire. C'est parce que les ponts d'étoiles et de gaz qui se sont formés entre les petits et les grands nuages magellaniques se sont initialement déplacés à la même vitesse. Mais à l'approche de la couronne de la Voie lactée, la couronne a exercé une traînée sur les étoiles et le gaz. Parce que les étoiles sont petites et denses par rapport au gaz, elles ont voyagé à travers la couronne sans changement de leur vitesse.
Mais le gaz s'est comporté différemment. Le gaz était en grande partie de l'hydrogène neutre et très diffus, et sa rencontre avec la couronne de la Voie lactée le ralentit considérablement. Cela a créé le décalage entre les deux flux.
L'équipe a comparé les emplacements actuels des flux de gaz et d'étoiles. En tenant compte de la densité du gaz et de la durée de vie des deux nuages dans la couronne, ils pourraient alors estimer la densité de la couronne elle-même.
Quand ils l'ont fait, leurs résultats ont montré que la matière baryonique manquante pouvait être expliquée dans la couronne. Ou au moins une fraction importante de cela pourrait. Alors, quel est le résultat final de tout ce travail?
Il semble que tout ce travail confirme que les grands et les petits nuages magellaniques sont conformes à notre théorie conventionnelle de la formation des galaxies.
Mystère résolu. Bravo, la science.
