Énigme des galaxies coplanaires

Une modélisation d'un enfant de 15 ans vient de relancer le débat sur les galaxies coplanaires.
La grande galaxie d'Andromède et notre Galaxie la Voie lactée sont les deux plus importantes galaxies du Groupe Local. La Voie Lactée et la galaxie d'Andromède ont des galaxies satellites.
Ces deux spirales géantes appartiennent à un groupement encore plus grand d'au moins 20 galaxies dont M31, M33, Maffei I et Maffei II, le Grand et le Petit Nuage de Magellan, l'ensemble est appelé Groupe local. Toutes ces galaxies se déplacent apparemment autour d'un centre commun situé entre notre Galaxie et la galaxie d'Andromède.
C'est en modélisant les rotations des galaxies autour d'Andromède que Neil Ibata, un lycéen strasbourgeois de 15 ans, remet en question la distribution aléatoire des galaxies dans l'espace.
Une vingtaine de galaxies naines orbitent autour de la galaxie d'Andromède. La plus massive est la galaxie spirale du Triangle mais M110 et M32 sont souvent visibles sur les images d'ensemble de la galaxie d'Andromède.
Une étude publiée en 2006 indique qu'un ensemble de galaxies satellites sont coplanaires c'est-à-dire situées sur un même plan passant par le centre de la galaxie d'Andromède. Cependant Andromeda II, NGC 185 et M110 s'en écartent significativement. Cette distribution coplanaire de galaxies demeure une énigme.

Les scientifiques se sont demandés quelle était la probabilité pour que des galaxies disposées au hasard puissent former une structure plane autour de la galaxie d'Andromède. C'est en 2012 que Neil Ibata, à la demande de son père astrophysicien, a développé une modélisation sur les mouvements des galaxies naines de la galaxie d'Andromède.
« Je venais de faire un stage pour apprendre le langage informatique Python. Mon père m'a proposé de mettre en pratique ce que j'avais appris pour visualiser des données qu'il avait rassemblées depuis plusieurs années avec son équipe sur la galaxie Andromède. »
Son père Rodrigo Ibata, astrophysicien anglais à l'observatoire de Strasbourg et son équipe ont analysé les résultats. La découverte scientifique, parue le 3 janvier 2013 dans le magazine britannique Nature, est importante car elle remet en cause les théories existantes sur la matière noire et la formation des galaxies. La modélisation de ce jeune homme montre que l'alignement spatiale observée des galaxies naines est très peu probable pour que ce soit une coïncidence aléatoire.

N. B. : Une année-lumière est égale à la distance que parcourt la lumière dans le vide en l'espace d'une année, soit environ 10 000 milliards de kilomètres.

Les galaxies spirales géantes sont assemblées à partir de petits systèmes à travers un processus connu sous le nom de classification hiérarchique. En orbite autour de ces géantes, gravitent des galaxies naines qui sont probablement les restes d'ancêtres galactiques.
Des études récentes sur les galaxies naines de la Voie Lactée ont conduit certains astronomes à penser que leurs orbites ne sont pas répartis au hasard. Cette suspicion, qui remet en cause les théories actuelles sur la formation des galaxies, est désormais renforcée par la découverte d'un plan de galaxies naines qui orbitent comme un tout cohérent autour de la galaxie d'Andromède. La structure est extrêmement mince, mais contient environ la moitié des galaxies naines dans le système d'Andromède.

Rodrigo Ibata et son équipe rapportent que 13 des 15 satellites dans le plan partagent le même sens de rotation.

Image : Monte Carlo tests for statistical significance.
La procédure de test Monte Carlo consiste à comparer des données observées avec des échantillons aléatoires générés en accord avec les hypothèses à tester.
La modélisation tridimensionnelle répétée 1000 fois sur 27 satellites avec des sous ensembles de 15 satellites, donne une probabilité de 0,13%, cela démontre que l'alignement spatiale observée des galaxies naines n'est pas une coïncidence due au hasard.
Crédit Nature 11717.

La galaxie d'Andromède constitue la 31e entrée du catalogue des objets diffus du ciel, établi par l'astronome français Charles Messier (1730-1817).
M31 est à 2,4 à 2,9 millions d'années-lumière de notre galaxie, c'est-à-dire que sa lumière met environ 3 millions d'années à nous parvenir. Cette galaxie est une des rares galaxies visibles à l'œil nu, lorsque que les conditions climatiques sont favorables. Son diamètre apparent est gigantesque puisque qu'il équivaut, vu de la Terre à 5 diamètres de pleine Lune. Son diamètre est de 170 000 années-lumière. Une vingtaine de galaxies naines orbitent autour de la galaxie d'Andromède dont la plus massive est la galaxie du Triangle mais M32, M110, NGC185, NGC 147, IC 10, Andromeda I, Andromeda II, Andromeda III et bien d'autres en font partie. Concernant la formation des galaxies, il existe un accord assez général sur le modèle cosmologique Lambda-CDM (Lambda Cold Dark Matter).

Dans ce modèle on admet que les galaxies augmentent leur masse en se regroupant et en fusionnant avec d'autres galaxies, ce qui déterminerait leur forme et leur structure.

Image : La galaxie M31 a une magnitude apparente de 3,38, ce qui la rend visible à l'œil nu par nuit noire. La lueur diffuse d'Andromède n'est autre que la lumière cumulée des centaines de milliards d'étoiles qui la composent. Les étoiles que l'on voit au premier plan sur cette image d'Andromède, sont en réalité des étoiles de notre propre galaxie. En bas à droite on peut voir son compagnon, la galaxie naine NGC 205 ou M110. Le gros point brillant à 10 H très près du disque de M31, c'est M32 une autre galaxie compagnon.
Crédit : Robert Gendler (robgendlerastropics.com)