Les galaxies spirales auraient pu avoir une forme de lentille avant de devenir des tourbillons étoilés.

Autrefois, la Voie lactée ressemblait plus à une légumineuse qu'à un tourbillon étoilé.

Au cours de leur durée de vie incroyablement longue, on pense généralement que les galaxies spirales comme la Voie lactée se transforment en galaxies « lenticulaires » en forme de lentilles, puis en gouttes elliptiques (SN : 23/04/18). Mais une analyse des galaxies proches suggère que notre galaxie, et d'autres semblables, étaient autrefois lenticulaires, rapporte l'astronome Alister Graham dans les Notices mensuelles de juillet de la Royal Astronomical Society. Si elle est correcte, la mise à jour proposée par Graham de la séquence évolutive des galaxies réécrirait l'histoire de la Voie lactée.

"Les lenticulaires ont toujours été en quelque sorte les enfants abandonnés de la morphologie [de la galaxie]", explique l'astronome Christopher Conselice de l'Université de Manchester en Angleterre, qui n'a pas participé à l'étude. Mais cet article les met en évidence, dit-il, comme étant un aspect majeur de la façon dont les galaxies changent.

Les lenticulaires tirent leur nom de la façon dont tout leur halo d'étoiles, lorsqu'il est vu par le bord, se renfle au milieu et s'amincit vers les côtés, un peu comme une lentille. Ces galaxies présentent un mélange déroutant de propriétés qui rend leur place présumée au milieu des séquences d'évolution des galaxies plutôt suspecte.

"Nous savons depuis un certain temps que ce n'est presque certainement pas correct", déclare Conselice. Ce qui est particulièrement déroutant, c'est que les lenticulaires, malgré leurs disques en forme de spirale, n'ont pas beaucoup de gaz, ce qui les empêche de produire de nouvelles étoiles. Les galaxies spirales contiennent beaucoup de gaz formant des étoiles, et les scientifiques ne savent pas pourquoi les galaxies lenticulaires n'en ont pas.

Graham, de l'Université de technologie de Swinburne à Hawthorn, en Australie, a trouvé de nouveaux indices sur ce mystère de l'évolution des galaxies en examinant les trous noirs.

La plupart des galaxies abritent un trou noir supermassif en leur centre, et lorsque les galaxies fusionnent, ces trous noirs font de même. Cela fait de la masse du trou noir d'une galaxie une sorte d'enregistrement de ses collisions passées. Si une galaxie est devenue grande en engloutissant ses voisines plutôt qu'en aspirant le gaz environnant, son trou noir devrait être lourd par rapport à l'essaim d'étoiles qui l'entoure.

À l'aide d'images des télescopes spatiaux Hubble et Spitzer, Graham a comparé le trou noir et les masses stellaires d'environ 100 galaxies proches. Pour les galaxies de même forme, il a vu que la masse du trou noir et la masse stellaire ont tendance à être liées de manière prévisible, sauf pour les galaxies lenticulaires.

Lorsque Graham a examiné de plus près les lenticulaires, il s'est rendu compte qu'il s'agissait en fait de deux groupes distincts qui avaient été regroupés : ceux qui avaient beaucoup de poussière interstellaire et ceux qui n'en avaient pas. Cette division, qu'il avait précédemment rapportée dans les May Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, aurait pu être une différence esthétique superficielle. Mais les masses des trous noirs des galaxies suggèrent le contraire.

Les lenticulaires pauvres en poussière et riches en poussière ont des relations entièrement différentes entre leurs masses de trou noir et les masses stellaires, suggérant des histoires différentes et expliquant le comportement apparemment dispersé des galaxies lenticulaires. Les galaxies poussiéreuses ont tendance à avoir un trou noir supermassif plus lourd que ceux trouvés à la fois dans les spirales et les lenticulaires pauvres en poussière. Les lenticulaires pauvres en poussière sont généralement plutôt petits en termes de masse de trou noir et de masse stellaire.

Cela a conduit Graham à conclure que les galaxies spirales se situent en fait entre les deux types de lenticulaires, du point de vue de l'évolution. Sa nouvelle analyse suggère que les lenticulaires pauvres en poussière deviennent des spirales après avoir capturé de petites « galaxies satellites » et d'autres fusions mineures – en augmentant la masse de leurs trous noirs – et en récupérant le gaz à proximité.

Lorsque les spirales entrent en collision avec d'autres galaxies substantielles, propose-t-il, elles deviennent des lenticulaires riches en poussière – et en effet, ajoute-t-il, chaque lenticulaire riche en poussière de son ensemble de données était auparavant reconnu comme le vestige d'une fusion de galaxies spirales. Les collisions entre ces lenticulaires riches en poussières suffisent alors pour finalement éroder les disques d'étoiles des galaxies et détruire leur poussière, produisant des galaxies elliptiques blobby.

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Les trous noirs sont un bon traceur de l'évolution des galaxies, dit Conselice, mais la nouvelle séquence pourrait être controversée. Un problème, dit-il, est que les galaxies lenticulaires de l'univers proche sont généralement si légères qu'elles devraient fusionner des dizaines, voire des centaines de fois – bien plus que la moyenne prévue d'environ trois sur 10 milliards d'années – pour former une grande spirale. galaxie.

Mais les choses auraient pu être différentes dans l'univers primitif, ajoute-t-il. Il y a longtemps, il aurait pu y avoir des lenticulaires plus massifs. Comprendre que cela pourrait être possible avec le télescope spatial James Webb, qui peut voir une lumière infrarouge incroyablement faible, permet donc aux scientifiques de regarder plus loin – et plus loin dans le temps – que jamais auparavant (SN : 12/16/22).

"Si vous pouviez regarder dans l'univers plus lointain, vous pourriez potentiellement voir certaines de ces galaxies lorsqu'elles se forment pour la première fois ou lorsqu'elles évoluent", explique Conselice.