Dans un article récemment publié dans la prestigieuse revue
Nature Astronomy, des chercheurs décrivent comment ils ont utilisé des simulations informatiques avancées pour explorer un mystère de notre cosmos: la rareté relative des galaxies spirales, comme la Voie Lactée, dans notre voisinage cosmique immédiat. Cette étude révèle des aspects fascinants de la formation et de l'évolution des galaxies dans le Plan Supergalactique.
La Voie Lactée et ses bras spiraux.
Image: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)
La Voie Lactée se situe dans un amas de galaxies sur le Plan Supergalactique, un immense "superamas" large d'un milliard d'années-lumière. Sur ce plan, les galaxies spirales sont étonnamment rares, tandis que les galaxies elliptiques lumineuses sont beaucoup plus communes. Carlos Frenk, professeur de physique à l'Université de Durham, et son équipe suggèrent que cette situation résulte d'une histoire violente de collisions galactiques fréquentes dans notre voisinage, qui ont transformé de nombreuses galaxies spirales en galaxies elliptiques, tout en épargnant curieusement notre propre galaxie.
Le superamas local est une formation en forme de crêpe comprenant plusieurs amas galactiques massifs, abritant des milliers de galaxies. Ces galaxies se répartissent en deux catégories: les galaxies elliptiques, remplies d'étoiles anciennes et ancrées par d'énormes trous noirs supermassifs, et les galaxies spirales, comme la nôtre, avec des trous noirs supermassifs plus petits en leur centre et de nombreuses jeunes étoiles se formant le long de leurs bras spiraux.
Depuis la découverte du plan dans les années 1950 par l'astronome français Gérard de Vaucouleurs, les scientifiques ont remarqué cette disparité intrigante: le plan regorge de galaxies elliptiques lumineuses, mais les galaxies spirales y sont nettement plus rares.
Pour étudier l'évolution de notre voisinage cosmique, les chercheurs ont utilisé une simulation sur superordinateur appelée Simulations Beyond the Local Universe (SIBELIUS). En remontant l'évolution des galaxies observées à leurs débuts avec le Big Bang il y a 13,8 milliards d'années, ils ont construit un modèle qui reproduit de près l'évolution du plan.
La simulation a montré que les galaxies spirales dans les amas denses du Plan Supergalactique sont entrées en collision, brisant leurs bras et se transformant en galaxies elliptiques. Ce processus poussait également plus de matière vers le trou noir supermassif de la galaxie frappée, augmentant la masse de ce dernier.
En revanche, les galaxies spirales situées en dehors du plan étaient généralement épargnées par ces collisions cosmiques, ce qui leur permettait de préserver leur structure. Cela ne signifie pas que des galaxies spirales comme la nôtre ne peuvent pas évoluer dans l'environnement chaotique du plan, mais cela signifie qu'elles ont évité ces dommages et sont ainsi peu communes.