La rencontre entre la galaxie d’Andromède et la Voie lactée se précise grâce aux dernières données Gaia
Allons-nous assister dans quelques milliards d’années à la rencontre entre la galaxie d’Andromède et la Voie lactée ? C’est la question que les résultats de cette étude impliquant des chercheurs des observatoires de Besançon et Strasbourg vont contribuer à résoudre.
Les données astrométriques publiées dans le dernier catalogue de la mission Gaia (EDR3) en décembre 2020 ont permis à une équipe de chercheurs (dont Benoit Famaey et Rodrigo Ibata de l’Observatoire astronomique de Strasbourg) d’obtenir le mouvement propre de la galaxie d’Andromède (M31) avec une précision jusqu’alors inégalée.
La Voie lactée et M31 sont des galaxies spirales géantes de masse similaire. Ce couple domine gravitationnellement le Groupe Local – notre environnement galactique immédiat qui comprend des dizaines d’autres galaxies plus petites et de formes différentes tels que les Nuages de Magellan ou la galaxie du Triangle. Une telle disposition de notre voisinage rend l’étude de la dynamique de ce groupe des plus intéressants. La vitesse d’Andromède par rapport à la Voie lactée peut en effet nous renseigner sur la formation du Groupe Local, et donc de notre Galaxie. Cette vitesse nous apporte aussi les clés d’une meilleure compréhension de l’impact de l’environnement galactique dans l’évolution de la Voie lactée : est-ce qu’Andromède y a joué un rôle ? Si oui, lequel ? Enfin, la vitesse relative entre la Voie lactée et Andromède nous éclaire évidement sur le devenir de notre voûte céleste.
La vitesse radiale – sur la ligne de visée – de la galaxie d’Andromède peut être obtenue de manière très précise par spectrométrie via l’effet Doppler. On sait depuis plus d’un siècle qu’elle se rapproche de la Voie lactée à environ 104 km/s. La vitesse transverse en revanche – vitesse de déplacement sur le ciel ou mouvement propre – est beaucoup plus difficile à obtenir car cela nécessite le recours à des observations astrométriques de très grandes précisions. Par conséquent, si la proximité d’Andromède et sa similitude avec notre galaxie en font un objet d’étude privilégié, sa vitesse transverse était jusqu’à présent mal contrainte.
Densité sur le ciel des positions des objets du catalogue Gaia EDR3 dans la direction de la galaxie d’Andromède. Chaque point orangé représente la position d’une donnée du catalogue en coordonnées équatoriales, les points bleus se situent aux positions des étoiles identifiées comme appartenant à M31 et utilisées dans notre étude. La flèche bleue claire reproduit le mouvement propre de M31 par rapport à la Voie lactée issu de cette étude. Il faudra environ 80 millions d’années pour que la position du centre de la galaxie se déplace de la longueur de la flèche bleue. Pour comparaison, les flèches noires indiquent, à l’échelle, la vitesse de rotation de la galaxie projetée sur le ciel en différents endroits. L’ellipse en pointillés délimite l’étendue spatiale de la galaxie considérée dans cette étude. Crédits : Jean-Baptiste Salomon
Cette valeur a récemment été dérivée en utilisant le mouvement propre de 1919 étoiles identifiées comme appartenant au disque d’Andromède et possédant de bonnes mesures astrométriques. Après avoir modélisé le mouvement de rotation du disque ainsi que les biais observationnels et méthodologiques, le mouvement d’ensemble de ces étoiles a pu être déterminé. Il en résulte une vitesse transverse relative entre M31 et la Voie lactée de 42 ± 39 km/s vers l’est et de 59 ± 30 km/s vers le sud.
Si la précision de ces nouvelles estimations est inédite, les incertitudes encore non négligeables ne nous permettent pas encore de préjuger d’une date quant à l’éventuelle rencontre entre Andromède et la Voie lactée. Il est toutefois maintenant presque certain que les deux galaxies sont gravitationnellement liées et ont donc un passé et un avenir commun.
Image de couverture : Image de la galaxie d’Andromède (M31) dans le visible. Digitized Sky Survey – STScI/NASA, composition couleur CDS, Observatoire astronomique de Strasbourg, CNRS/Unistra
Publication : « The proper motion of Andromeda from Gaia EDR3: confirming a nearly radial orbit« , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 507, Issue 2, October 2021
Contacts chercheurs : Benoit Famaey, Rodrigo Ibata