Coup de théâtre cosmique : la collision cataclysmique entre la galaxie d’Andromède et la nôtre remise en question !

C’est au cours des années 1920 que le mathématicienmathématicien et physicienphysicien russe Alexandre Friedmann a découvert théoriquement que, selon la théorie de la relativité générale d’EinsteinEinstein, nous pourrions être dans un Univers où l’espace est en expansion. Peu de temps après lui, c’est Georges LemaîtreGeorges Lemaître, l’astronomeastronome et mathématicien belge qui non seulement abouti à la même conclusion, mais prédit l’existence de la fameuse loi de Hubble-Lemaître, dont il comprend qu’elle exprime l’influence de la dilatationdilatation de l’espace pendant le trajet de la lumière entre deux objets, la source et le récepteur. Le décalage spectral prédit n’est alors pas un effet Doppler classique, bien qu’on appelle parfois ce phénomène un effet Doppler cosmologique.

Hubble va redécouvrir sans le savoir la prédiction de Lemaître, mais au moins au début, simple observateur et pas du tout théoricien en cosmologie, il n’interpréta le décalage spectral associé aux mouvementsmouvements d’expansion des galaxiesgalaxies que comme un simple effet Doppler. Il existe un ouvrage très abordable pour le débutant au sujet de la cosmologie relativiste que l’on doit au regretté Jayant Narlikar qui est décédé récemment.

Le Système solaire et la Voie lactée sont-ils en expansion ?

Très vite, la question s’est posée de savoir à quelles échelles l’expansion de l’espace peut affecter les corps matériels. La question a ainsi conduit à la découverte en 1945 d’une solution des équationséquations de la relativité générale par Albert Einstein et Ernst G. Straus décrivant une étoile non affectée par l’expansion. Plus tard, comme on peut le constater dans un article sur arXiv, F. I. Cooperstock, V. Faraoni, et D. N. Vollick vont reprendre plus en détail ce problème.

Leur conclusion est que le champ de gravitégravité du SoleilSoleil dans le Système solaireSystème solaire et celui des étoilesétoiles dans la Voie lactéeVoie lactée est si fort que l’effet des forces produites par l’expansion de l’espace est totalement négligeable (cette conclusion est encore plus valable pour les atomesatomes et même les noyaux de notre corps, des planètes et des étoiles).

Des collisions galactiques ?

En fait, comme l’avait déjà découvert Hubble, les mouvements des galaxies dans le Groupe localGroupe local ne trahissent pas des décalages spectraux cosmologiques comme pour les galaxies au-delà. On trouve même que le décalage spectral de la galaxie spiralegalaxie spirale M31, c’est-à-dire Andromède, est… vers le bleu ! 

C’est-à-dire qu’elle se rapproche de nous !

Rappelons au passage que le Groupe local est une association de galaxies dominée par la grande galaxie d’Andromèdegalaxie d’Andromède et la nôtre qui regroupe, dans un volumevolume d’environ 3 millions d’années-lumièreannées-lumière de rayon, une centaine de galaxies. Si l’effet de l’expansion de l’espace se fait sentir à une échelle supérieure à celle du Groupe local, il ne devient vraiment notable qu’au-delà de l’échelle des amas de galaxiesamas de galaxies.

Enfin, on observe depuis des décennies des galaxies en cours de collision.

Sachant tout cela, les astronomes ont cherché à en savoir plus sur la trajectoire d’Andromède. Et depuis un moment déjà, ils étaient arrivés à la conclusion que cette trajectoire devait la conduire à entrer en collision avec la Voie lactée d’ici 4 à 5 milliards d’années et que l’événement avait déjà, peut-être, failli se produire il y a plusieurs milliards d’années. 

La question s’était compliquée récemment quand on a voulu introduire un effet qui n’avait pas été pris en compte par F. I. Cooperstock, V. Faraoni, et D. N. Vollick à savoir la découverte de l’énergie noire. Elle affecte la trajectoire d’Andromède, mais elle aussi n’affecte pas la taille de la Voie lactée ou du Système solaire.

Pendant des décennies, les astronomes ont cru qu’une chose était aussi certaine que la mort et les impôts : la Voie lactée et notre galaxie voisine, Andromède, étaient sur une trajectoire catastrophique… vouées à entrer en collision dans moins de 5 milliards d’années. Cette collision galactique déclencherait une formation massive d’étoiles, disperserait les étoiles comme des boules de billard cosmiques et pourrait propulser notre Soleil sur une toute nouvelle orbite.Mais aujourd’hui… cet avenir pourrait bien être moins certain. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA’s Goddard Space Flight Center

Une collision entre la Voie lactée et Andromède reportée sine die ?

Aujourd’hui, c’est un nouveau rebondissement en ce qui concerne la collision entre Andromède et la Voie lactée qui vient de se produire avec la publication d’un article dans la prestigieuse revue Nature Astronomy. Il expose le travail d’une équipe internationale de scientifiques des universités d’Helsinki, de Durham et de Toulouse qui ont utilisé les données du vénérable télescope spatial Hubbletélescope spatial Hubble et de la spectaculaire mission d’astrométrie GaiaGaia de l’ESAESA.

Ces données plus précises qu’auparavant ont permis de nourrir environ 100 000 simulations des deux galaxies, tenant compte cette fois-ci des influences gravitationnelles de deux autres galaxies du Groupe local, à savoir M33, la galaxie du Triangle et le Grand Nuage de Magellan.

Dans un peu plus de la moitié des scénarios simulés, la Voie lactée et Andromède connaissent au moins une rencontre rapprochée, avant de perdre suffisamment d’énergieénergie orbitaleorbitale pour finalement entrer en collision et fusionner comme l’explique un communiqué de l’Université Durham au Royaume-Uni, mais dans huit à dix milliards d’années, et non cinq !

En fait, la probabilité de collision dans les cinq milliards d’années au plus est maintenant de seulement 2 %. Finalement, l’occurrence d’une collision dans le futur est donc partiellement indéterminée dans l’état actuel de nos connaissances.

La radiogalaxie Centaurus A est l’objet d’études dans plusieurs bandes de longueurs d’onde depuis des décennies. Voilà ce que l’on peut voir dans le visible, l’ultraviolet et le proche infrarouge avec Hubble et ce que l’on peut déjà en déduire. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Hubble, ESA

Les anciennes simulations, qui ne disposaient que de données moins précises, prenaient tout de même en compte la gravité de la galaxie du Trianglegalaxie du Triangle, ce qui augmentait même la probabilité de fusionfusion entre la Voie lactée et M31. Ce qui change vraiment la donne, c’est la prise en compte de l’attraction du Grand Nuage de MagellanGrand Nuage de Magellan dont le plan orbital est perpendiculaire à celui de la Voie lactée et d’Andromède, ce qui rend leur fusion moins probable, comme l’explique toujours le communiqué de l’Université de Durham.

Si M31 et la Voie lactée fusionnent un jour, on peut probablement se faire une idée de ce que cela donnera en regardant la galaxie Centaurus A qui est située à près de 13 millions d’années-lumière de nous et contient autant d’étoiles que la Voie lactée et Andromède réunies.

On pense qu’elle est le produit d’une collision entre deux grandes galaxies spirales, il y a un à deux milliards d’années. Le résultat final apparait aujourd’hui dans un état d’évolution qui lui donne un aspect galaxie intermédiaire entre une galaxie elliptiquegalaxie elliptique et lenticulaire.

Trajectoires de la Voie lactée et d’Andromède, ainsi que celles du LMC et de M33, dans 50 simulations. Les cercles indiquent les positions finales de la Voie lactée et d’Andromède après 10 milliards d’années, ou à l’endroit où une fusion a eu lieu. Le panneau de gauche montre une projection de face, celui de droite une projection de tranche, par rapport au plan d’une orbite hypothétique à deux corps de la Voie lactée et d’Andromède. © DurhamUniversity