- 2 days ago
L'espace agit de manière étrange ces derniers temps et ces deux faits montrent à quel point les choses sont devenues étranges dans notre voisinage cosmique. Premièrement, les astronomes ont découvert que presque toutes les galaxies satellites d'Andromède pointent mystérieusement directement vers la Voie lactée, ce qui remet en question tous les modèles que nous utilisons pour expliquer le fonctionnement de l'univers. Ensuite, nous plongeons dans un tableau encore plus large : la Voie lactée et Andromède ont déjà commencé leur collision tant attendue, un processus qui remodèlera notre ciel entier sur des milliards d'années. Des alignements galactiques inexpliqués à une collision cosmique déjà en cours - plongeons dans les mystères qui se déroulent juste à côté. Animation créée par Sympa.
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00:00Un vast mystère galactique a recently dérouté les astronomes.
00:04Ils ont remarqué que sur les 37 galaxies satellites d'Andromède,
00:07toutes, sauf une, étaient orientées vers la voie lactée.
00:10Cela remet en question notre compréhension de l'univers
00:13et pourrait nous fournir des réponses aux questions que nous nous posons au sujet de la matière noire.
00:18Voilà comment ça s'est passé.
00:20Un jour, des scientifiques qui observaient ces galaxies satellites qui gravitent autour d'Andromède
00:25ont remarqué un alignement très étrange.
00:28Il est important de garder à l'esprit qu'Andromède est en quelque sorte la voisine de notre voie lactée.
00:34C'est une galaxie immense, environ deux fois plus large que la nôtre.
00:37Elle s'étend sur 200 000 années-lumière.
00:39Elle contient également beaucoup plus d'étoiles, environ un trillion,
00:43comparé aux 250 à 400 milliards de notre galaxie.
00:47Tout un tas de petites galaxies, qu'on appelle des galaxies naines, tournent autour d'Andromède.
00:52Elles sont au nombre de 37.
00:55Et ce qui est étrange, c'est que presque toutes ces petites galaxies se trouvent du même côté de sa grande spirale.
01:01Plus étrange encore, il s'agit du côté qui fait face à notre galaxie à nous.
01:06Il n'y a qu'une seule galaxie de l'autre côté.
01:09Imaginez que vous lanciez une poignée de billes autour d'un arbre et que presque toutes atterrissent sur un seul côté.
01:15Ce serait bizarre, n'est-ce pas ?
01:18Les scientifiques disent que cette découverte ne correspond pas du tout à ce qu'ils s'attendaient à avoir.
01:23Selon leur modèle, ce type de matière devrait être répartie de manière uniforme.
01:28Et on est là très très loin de l'uniformité.
01:30L'asymétrie est telle qu'il ne nous est pas possible de l'expliquer avec les connaissances dont nous disposons.
01:36Dans leurs études, les scientifiques suivent tous le modèle dit de concordance, également connu sous le nom de lambda CMD.
01:43Selon cette théorie, les petites galaxies devraient être réparties autour d'Andromède de manière assez uniforme.
01:49Peut-être avec un tout petit degré d'asymétrie.
01:52Mais dans la réalité, leur distribution est bien plus inégale.
01:55Les scientifiques ont effectué de nombreuses simulations.
01:58Et seulement 0,3% d'entre elles se rapprochent de ce que nous observons réellement.
02:03Et aucune ne correspond exactement à la réalité.
02:06Cela signe-t-il la fin du modèle lambda CDM ?
02:09Ce serait une affaire importante, car nous l'utilisons de manière très générale pour expliquer le fonctionnement de l'univers.
02:15Si le ciel réel ne correspond pas à ce que nous dit notre modèle, notamment dans un endroit aussi proche et aussi bien connu qu'Andromède,
02:23cela pourrait signifier qu'il nous manque une information importante.
02:27Autre chose étrange, nombre de ces satellites se présentent sur un plan plat au lieu d'être distribués de manière aléatoire dans toutes les directions.
02:34Ce type de structure a également été observé près d'autres grandes galaxies, y compris la nôtre, mais nous ne le comprenons pas encore très bien.
02:42Peut-être ce disque satellitaire est-il lié à l'étrange asymétrie cosmique ?
02:46Personne ne sait l'expliquer.
02:48Quoi qu'il en soit, le fait que toutes ces petites galaxies s'alignent presque parfaitement à côté d'Andromède et pointent vers la Voie lactée est super étrange.
02:56Cela nous fait nous demander, notre galaxie exercerait-elle un attraction ou une influence sur elle ?
03:02Le problème, c'est que rien de tel ne se produit avec les satellites de la Voie lactée.
03:06En outre, la gravité présente entre nos deux galaxies ne semble pas assez forte pour produire ce genre d'attraction.
03:12La réponse pourrait se trouver dans l'un des plus grands mystères de l'univers, la matière noire.
03:17Commençons depuis le tout début.
03:19Nous remontons jusqu'à l'univers primitif, juste après le Big Bang.
03:23À cette époque, je n'étais pas là, mais je vais quand même vous raconter tout ça.
03:28La matière dans l'univers était répartie de manière assez uniforme, mais pas parfaitement uniforme.
03:34À certains endroits, il y avait légèrement plus de matière qu'à d'autres, de minuscules amas.
03:39Ces petites différences étaient importantes car alors, la gravité entrait en jeu.
03:44Au fil du temps, ces régions plus denses ont commencé à attirer plus de matière et accroître lentement
03:50pour former les premières structures de l'univers.
03:53Les astronomes pensent que les galaxies naines furent les premiers éléments constitutifs de la formation galactique.
03:59Elles étaient comme des petites briques de Lego.
04:02De petites pièces qui furent ensuite assemblées par la gravité pour donner naissance à des galaxies plus grandes.
04:07Tout cela sur des milliards d'années.
04:09Lorsque nous parlons de matière, nous faisons référence à deux choses différentes.
04:13La matière normale, celle que nous pouvons voir et toucher, y compris les atomes, le gaz, les étoiles, les planètes, et tout ce qui nous entoure.
04:23Et la matière noire, celle qui est invisible.
04:26Elle n'émet pas de lumière, n'en absorbe pas, et n'interagit pas avec la matière normale de manière habituelle.
04:33La seule raison pour laquelle nous savons qu'elle existe, c'est qu'elle exerce une attraction gravitationnelle.
04:38Et il y a beaucoup plus de matière noire que de matière normale.
04:42Les scientifiques estiment qu'environ 85% de toute la matière de l'univers est de la matière noire.
04:49En même temps, nous n'avons jamais détecté directement une seule de ces particules.
04:53Mais nous savons qu'elle est bien présente, car elle courbe la lumière et maintient les galaxies ensemble.
04:59Sans elle, elle tournerait trop vite pour rester intacte.
05:02La matière noire donne sa structure à l'univers, ce qui nous permet de cartographier son influence à grande échelle.
05:08Alors que la matière normale peut se regrouper, s'entrechoquer, se réchauffer, se refroidir, et finalement former des étoiles et des galaxies,
05:16la matière noire ne peut rien faire de tout cela. Elle ne s'entrechoque pas, n'émet pas de chaleur.
05:21Cependant, elle peut former de gros amas invisibles, que nous appelons des halos de matière noire.
05:26Au premier stade de l'univers, ces halos agissaient comme des puits de gravité.
05:31Ils attiraient la matière normale, qui y tombait, et finissaient par former des galaxies.
05:36Ainsi, il se peut bien que notre voie lactée, ou Andromède, soit nichée à l'intérieur d'énormes amas de matière noire que nous ne pouvons tout simplement pas voir.
05:44Alors, cela explique-t-il la symétrie cosmique dont nous parlions ? Pas encore.
05:49Les scientifiques sont certains que les galaxies naines sont parmi les objets les plus dominés par la matière noire de l'univers.
05:56Dans de nombreux cas, 99% de leur masse est constituée de matière noire.
06:01Cela signifie qu'elles offrent une occasion unique d'étudier ce grand mystère.
06:06Sans tout le gaz et les étoiles qui encombrent les galaxies plus grandes.
06:10Les chercheurs utilisent les galaxies naines pour essayer de comprendre comment la matière noire s'agglomère.
06:17Ou savoir s'il peut exister des théories alternatives de la matière noire, comme la matière noire tiède ou auto-interactive.
06:24Actuellement, la principale théorie est que la matière noire se comporte comme un fluide froid, grumeleux et lent.
06:32En même temps, elle pourrait ne pas être totalement froide. Peut-être possède-t-elle d'autres propriétés, agissant sur elle-même ou sur la matière normale d'une manière dont nous ignorons encore tout.
06:43Si c'est le cas, cela pourrait nous permettre de savoir pourquoi les galaxies satellites se forment selon des motifs étranges, comme celles qui tournent autour d'Andromède.
06:52Autrement dit, il se pourrait bien que le modèle lambda CDM soit lacunaire.
06:57Selon ce modèle, des milliers de galaxies naines devraient orbiter autour de galaxies plus grandes comme la Voie lactée et Andromède.
07:04Mais nous n'en avons observé que quelques dizaines. On appelle cela le « problème des satellites manquants ».
07:09Mais d'autres énigmes se posent à nous.
07:11Par exemple, ce modèle prévoit que les halos de matière noire devraient être ce qu'il y a de plus dense.
07:17Pourtant, de nombreuses galaxies naines semblent avoir leur propre cœur.
07:21De plus, ces satellites en orbite autour de galaxies comme Andromède et la Voie lactée semblent être disposés sur des plans minces et co-rotatifs.
07:29Et c'est là quelque chose d'extrêmement rare dans les simulations du modèle lambda CDM.
07:34Enfin, certains halos de matière noire simulés sont si massifs qu'ils devraient de logiquement former des galaxies naines très lumineuses.
07:41Mais nous ne les voyons pas.
07:43Pas étonnant que les astronomes s'intéressent tellement aux galaxies naines et à l'asymétrie cosmique.
07:48Mais pour comprendre tout cela, nous avons besoin de mesures plus précises de leurs mouvements et structures, ainsi que de simulations participant d'une physique plus réaliste.
07:56Je pense à la rétroaction stellaire, à la turbulence, ce genre de choses.
08:00En outre, nous devons chercher de nouvelles galaxies naines dans le groupe local et au-delà, en utilisant de meilleurs télescopes et des relevés plus approfondis.
08:09Mais revenons aux satellites étrangement positionnés d'Andromède.
08:12Si notre théorie de la matière noire ne fonctionne pas, il y a une autre possibilité impliquant des interactions à grande échelle entre les galaxies.
08:21Soit une ancienne collision ou un passage rapproché qui aurait façonné la distribution actuelle des satellites.
08:27Par exemple, certains scientifiques pensent qu'une galaxie plus petite, Messier 32, pourrait avoir percuté Andromède il y a longtemps, provoquant des remous.
08:36Les scientifiques ont déjà observé des formes asymétriques dans d'autres galaxies, mais aucune n'est aussi étrange que ce qui se passe autour d'Andromède.
08:45Habituellement, les petites galaxies sont réparties de manière assez uniforme ou légèrement décalées.
08:51Cela amène les scientifiques à penser qu'Andromède pourrait être un cas très spécial.
08:56Selon eux, il faut que nous continuions à l'observer, et ce, avec de meilleurs télescopes, et alors nous aurons une chance de percer son mystère.
09:03Et peut-être qu'après avoir découvert la vérité, nous réussirons enfin à résoudre la grande question de la matière noire.
09:10Tu conduis sur l'autoroute, et un semi-remorque de 18 roues arrive rapidement derrière toi.
09:17Tu dois changer de voie.
09:19Tu regardes dans le rétroviseur.
09:21Y a-t-il assez d'espace ?
09:23Et tu remarques ces mots sur le rétroviseur.
09:25Les objets dans le rétroviseur sont plus proches qu'ils ne le paraissent.
09:29C'est la même chose avec la galaxie de la Voie Lactée.
09:32Une autre galaxie se dirige vers nous, et comme le semi-remorque, elle est plus proche qu'elle n'y paraît.
09:37La galaxie d'Andromède, qui était baptisée à l'origine M31 par Charles Messier dans son catalogue des 110 objets flous en 1774,
09:44est désormais officiellement appelée NGC 122.
09:48C'est le nouveau catalogue galactique 122 en anglais.
09:51Andromède, une galaxie en spirale plus grande que la Voie Lactée, est si grande et si proche que tu peux la voir sans télescope.
09:58En fait, à l'œil nu, elle apparaît à moitié moins large que la Lune.
10:02On estime que la galaxie d'Andromède contient un trillion d'étoiles, alors que la Voie Lactée n'en contient que 300 à 400 milliards.
10:10Pour voir la galaxie d'Andromède, tu dois laisser les yeux s'adapter à l'obscurité.
10:14Cela peut prendre environ 10 minutes pendant que tes pupilles se dilatent pour absorber le plus de lumière possible.
10:20M31 est mieux vu de la fin de l'été à l'hiver, lorsque le grand carré de Pégase, le cheval ailé, est au-dessus de nos têtes.
10:27Trace une ligne à travers le grand carré en diagonale vers le haut à partir de l'étoile du coin inférieur.
10:33Puis, va un peu plus loin que le carré.
10:36La voilà ! Mais tu ne pourras toujours pas voir sa taille réelle, à moins que tu ne la regardes du coin de l'œil.
10:42Si tu la fixes droit dans les yeux, la galaxie aura tendance à s'effacer.
10:47Tu dois utiliser ta vision périphérique pour apprécier la taille de la galaxie d'Andromède.
10:52La vision périphérique, ou vision détournée, te permet de voir la lumière de façon plus sensible la nuit, mais sans couleur.
10:59Les marins utilisent la vision détournée depuis des siècles pour voir les lumières faibles sur l'océan ou sur la Terre.
11:05Aristote a utilisé la vision détournée pour observer l'amas d'étoiles M41 dans Canis Major, comme il l'a décrit dans son livre Meteorologica.
11:14Sur une photo prise au télescope, la galaxie d'Andromède semble six fois plus large que la Lune, car à la UNU, nous ne voyons que le centre lumineux de la galaxie.
11:24Une photographie télescopique montre à quel point les bras spiraux de M31 sont vraiment massifs.
11:30Et cette galaxie massive se dirige vers nous.
11:32Nous sommes face à une future collision massive de galaxies aux proportions vraiment... galactiques.
11:38Quand cela arrivera, l'humanité devra peut-être aller habiter dans une autre galaxie.
11:43Nous irons peut-être dans la galaxie du Moulinet, située dans l'astérisme de la Grande Casserole.
11:48Comment savons-nous que la galaxie d'Andromède se déplace vers nous ?
11:52Grâce à un outil appelé spectroscope.
11:55Après l'appareil photo, le spectroscope est l'accessoire le plus important d'un télescope.
12:00Sauf pour l'œil humain.
12:02Nos yeux ne voient que la lumière.
12:04Tu ne vois pas réellement ce gros cheval dans ton œil.
12:07Tu ne perçois que la lumière réfléchie par le cheval dans tes yeux.
12:10C'est la même chose avec l'espace.
12:12Nous ne voyons que la lumière qui en provient.
12:14Donc, si nous voulons comprendre l'espace, nous devrons comprendre la lumière.
12:19Et ce n'était pas une tâche facile pour les astronomes du 19e siècle.
12:22L'invention du spectroscope a été une grande avancée dans la compréhension de la lumière venant de l'espace vers la Terre.
12:29Avec un spectroscope, les astronomes peuvent dire dans quelle direction se déplacent les objets dans l'espace,
12:34ainsi que les éléments qui fabriquent la lumière.
12:37Quand tu entends une ambulance qui s'approche, tu entends la sirène devenir plus forte et plus aiguë.
12:42Et quand elle dépasse et s'éloigne, tu entends le son de la sirène devenir plus faible et plus grave.
12:47Le changement de fréquence du son dépend entièrement du mouvement de la source.
12:52C'est ce qu'on appelle l'effet Doppler.
12:54D'après le physicien et mathématicien autrichien Christian Johann Doppler,
12:58qui a expliqué cet effet pour la première fois en 1842.
13:01La sirène de l'ambulance ne change pas de volume.
13:05Lorsque l'ambulance approche, les ondes sonores sont comprimées
13:08et lorsqu'elles s'éloignent, elles sont étirées.
13:11Le spectroscope montre que les ondes lumineuses présentent le même effet Doppler que les ondes sonores.
13:16Elles sont comprimées lorsque l'étoile ou la galaxie s'approche de nous
13:19et semblent étirées lorsqu'elles s'éloignent.
13:22Par conséquent, la lumière d'une galaxie qui s'approche apparaîtra légèrement plus bleue
13:27du fait d'une légère augmentation de la fréquence
13:29et la lumière d'une galaxie qui s'éloigne apparaîtra légèrement plus rouge que la normale
13:34à cause d'une légère diminution de la fréquence de la lumière.
13:37En 1929, Edwin Hubble, dont le célèbre télescope spatial porte le nom,
13:42a publié son étude spectroscopique de 46 galaxies.
13:46La lumière de toutes les galaxies sauf une tendait vers le rouge,
13:50c'est-à-dire qu'elles s'éloignaient toutes sauf une.
13:53L'étude de Hubble a fourni la première preuve que l'univers était en expansion.
13:58Plus une galaxie était éloignée de la voie lactée, plus elle s'éloignait rapidement.
14:02C'était aussi la première preuve que l'univers a commencé par un Big Bang.
14:06La seule galaxie dont la lumière était décalée vers le bleu, se déplaçant vers la voie lactée, était M31.
14:12La galaxie d'Andromède, la galaxie la plus proche.
14:16400 000 km heure semble être une vitesse plutôt élevée pour une collision.
14:20C'est la vitesse qu'indiquent les mesures spectroscopiques du décalage vers le bleu d'Andromède.
14:25Ce sera un gros problème quand cela se produira.
14:28Mais quand cela va-t-il se produire ?
14:30Pour déterminer quand les deux galaxies entreront en collision, nous devons déterminer la distance qui les sépare.
14:36Et pour cela, nous avons besoin de supernovas !
14:40Les supernovas de type 1A sont ce qu'on appelle des bougies standards.
14:44Tout comme nous savons à quel point une bougie brille, nous savons à quel point une supernova de type 1A brille.
14:50C'est sa magnitude absolue !
14:52Une supernova de type 1A apparaît lorsqu'une naine blanche s'effondre sous la pression de tout le gaz qu'elle a aspiré d'une étoile compagnon.
14:59En observant la galaxie d'Andromède et en mesurant la luminosité apparente d'une supernova dans la galaxie,
15:05il est possible de calculer sa distance.
15:07Comme l'intensité de la lumière diminue inversement au carré de sa distance,
15:11ce que l'on appelle la loi des carrés inversés,
15:14il suffit de comparer la luminosité apparente d'une supernova dans la galaxie d'Andromède à sa luminosité absolue
15:20pour obtenir une distance approximative de 2,5 millions d'années-lumière.
15:25Voilà !
15:26Puisqu'une année-lumière fait environ 10 000 milliards de kilomètres
15:30et que la galaxie d'Andromède est à 2,5 millions d'années-lumière,
15:34même si elle s'approche à la vitesse d'environ 400 000 km heure,
15:37nous avons environ 4 milliards d'années avant la grande collision.
15:42Tu peux donc attendre après le déjeuner, voire après le dîner, pour commencer à faire tes bagages.
15:47Pour l'anecdote, si nous voyons la galaxie d'Andromède telle qu'elle était il y a 2,5 millions d'années
15:53et qu'elle s'est déplacée vers la voie lactée pendant tout ce temps,
15:56quelle taille aurait-elle maintenant dans le ciel ?
15:58Aussi grande que le semi-remord que dans ton rétroviseur.
16:02Mais avons-nous vraiment 4 milliards d'années avant que les galaxies ne se percutent ?
16:06Il y a plusieurs autres facteurs à prendre en compte.
16:09Les galaxies mineures qui sont gravitationnellement liées à la fois à la voie lactée
16:14et à la galaxie d'Andromède seront avalées par leurs galaxies hautes.
16:18Compte tenu de la répartition asymétrique de la masse qui en résultera,
16:22la collision galactique de la voie lactée et d'Andromède sera affectée.
16:26Certains scientifiques disent que ce ne sera pas un choc frontal, mais plutôt tangentiel.
16:31Et puis il y a… les halos galactiques de chaque galaxie.
16:36Voici ce que le projet Amiga a découvert sur le halo d'étoiles et de gaz qui entoure la galaxie d'Andromède.
16:42A l'aide du télescope spatial Hubble, les chercheurs ont pu observer comment la lumière de Kassar lointain et brillant
16:48était absorbée par le gaz principalement invisible autour de la galaxie d'Andromède.
16:52Regarde les résultats, tu remarques M31 au centre ?
16:56Si c'est la même chose pour la voie lactée, et il n'y a aucune raison de penser que ce serait différent,
17:01alors les halos des deux galaxies se touchent en ce moment même.
17:04La collision a déjà commencé.
17:06On peut aussi se demander quel effet les nuages de matière noire autour de chaque galaxie
17:10peuvent avoir sur une collision imminente, ou ont maintenant.
17:14Mais assez de spéculation.
17:16Dans 4 milliards d'années, le Soleil aura déjà gagné en luminosité pour devenir une géante rouge.
17:21Et les humains auront déjà trouvé une autre galaxie à coloniser.
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