Un groupe international de chercheurs a construit, dans le cadre du projet SMUGGLE-Ring, une simulation hydrodynamique à haute résolution d’une galaxie dont la masse est comparable à celle de la Voie lactée. Le système a été laissé évoluer sur une durée de 4 milliards d’années, sans intervention extérieure.
Les scientifiques ont laissé le système agir seul, et ils ont vu apparaître spontanément des structures qui existent réellement dans notre galaxie, sans les avoir imposées ni générées artificiellement.
L’étude, dirigée par l’Institut Leibniz d’Astrophysique de Potsdam, a été publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics. Personne n’a indiqué à la simulation ce qui devait se produire en son centre, et pourtant une grande partie de ce que l’on observe au cœur de notre propre galaxie y est apparue d’elle-même.
Une barre galactique naît toute seule en un milliard d’années
Durant le premier milliard d’années, une barre stellaire est apparue spontanément dans le disque virtuel. Elle a continué de croître jusqu’à devenir une barre galactique agissant comme un véritable tapis roulant de gaz, longue d’environ 16 000 années-lumière, une taille proche de celle de la barre réellement observée dans la Voie lactée.
En s’allongeant, cette barre a transporté du gaz depuis les régions externes du disque vers le kiloparsec central. Ce gaz, matière première de toute formation stellaire, s’est accumulé au centre jusqu’à donner naissance à un disque de gaz nucléaire. Après 1,5 milliard d’années de simulation, la structure s’est stabilisée et une formation d’étoiles continue s’est installée.
Deux composantes bien connues des astronomes dans les centres d’autres galaxies sont alors apparues : le disque stellaire nucléaire et l’amas stellaire nucléaire. À chaque mort d’une étoile massive en supernova, loin de freiner le processus, l’explosion a poussé davantage de gaz vers le centre, déclenchant de nouvelles vagues de naissances d’étoiles.
L’un des amas ainsi formés, d’une masse équivalente à 30 millions de soleils, a fini capturé par la barre : il a perdu progressivement son orbite avant de fusionner avec l’amas central, un épisode que les auteurs qualifient de vertigineux à l’échelle cosmique.
Une galaxie virtuelle, pas notre propre histoire
Les auteurs précisent que cette simulation ne reproduit pas l’histoire exacte de la Voie lactée. Il s’agit d’une galaxie équivalente, distincte, qui illustre un scénario possible. Elle démontre toutefois que notre galaxie ne serait pas née d’un événement unique, mais d’un processus long, dynamique et profondément interconnecté.
Quelques écarts subsistent avec l’objet réel. Le disque central de la galaxie simulée est ressorti plus grand que celui de la Voie lactée, ce qui pousse les chercheurs à soupçonner que notre galaxie possède un bulbe moins massif, et peut-être une barre plus jeune que celle du modèle. Les 4 milliards d’années simulées ne représentent d’ailleurs que moins d’un tiers de l’âge réel de la Voie lactée.
Ce décalage temporel donne la mesure du défi : ces 4 milliards d’années équivalent à plus de 13 000 fois toute l’histoire de l’espèce humaine, un intervalle qu’aucune génération ne pourrait observer directement. Pour nous, le centre galactique reste une photographie figée. Les astronomes de Potsdam ont pris le chemin inverse en compressant des milliards d’années dans une expérience consultable à volonté sur un superordinateur.
