Pendant longtemps, on a cru que la Voie lactée se formait progressivement. En 1962, Olin Eggen, Donald Linden-Bell et Allan Sandage ont proposé une hypothèse qui est devenue connue sous le nom de modèle ELS (nommé d'après les lettres initiales de leurs noms de famille). Selon elle, un nuage homogène de gaz tournait autrefois lentement à la place de la Voie lactée. Il ressemblait à une boule et atteignait environ 300 000 années-lumière de diamètre et se composait principalement d'hydrogène et d'hélium. Sous l'influence de la gravité, la protogalaxie a rétréci et est devenue plate; en même temps, sa rotation s'accéléra sensiblement.
Pendant près de deux décennies, ce modèle convenait aux scientifiques. Cependant, de nouveaux résultats d'observation ont montré que la Voie lactée n'aurait pas pu émerger comme les théoriciens l'ont dicté.
Selon ce modèle, un halo se forme d'abord, puis un disque galactique. Cependant, le disque contient également des étoiles très anciennes, par exemple la géante rouge Arcturus, dont l'âge est de plus de dix milliards d'années, ou de nombreuses naines blanches du même âge.
Des amas globulaires ont été trouvés dans le disque galactique et le halo qui sont plus jeunes que le modèle ELS le suggère. Évidemment, ils ont été absorbés par notre galaxie plus tard.
De nombreuses étoiles dans le halo tournent dans une direction différente de la Voie lactée. Peut-être qu'eux aussi étaient-ils autrefois à l'extérieur de la Galaxie, mais ils ont ensuite été attirés dans ce «vortex d'étoiles» - comme un nageur accidentel dans un tourbillon.
En 1978, Leonard Searle et Robert Zinn ont proposé leur propre modèle pour la formation de la Voie lactée. Elle a été désignée comme «modèle SZ». Maintenant, l'histoire de la galaxie est devenue beaucoup plus compliquée. Jusqu'à récemment, sa jeunesse, dans l'esprit des astronomes, était décrite aussi simplement que dans l'opinion des physiciens - mouvement de translation rectiligne. La mécanique de ce qui se passait était clairement visible: il y avait un nuage homogène; il consistait uniquement en une répartition uniforme du gaz. Rien, par sa présence, ne compliquait les calculs des théoriciens.
Maintenant, au lieu d'un énorme nuage dans les visions des scientifiques, plusieurs petits nuages dispersés de manière fantaisiste sont apparus à la fois. Parmi eux se trouvaient les étoiles; cependant, ils se trouvaient uniquement dans le halo. Tout à l'intérieur du halo bouillonnait: les nuages se heurtaient; les masses de gaz étaient mélangées et compactées. Au fil du temps, ce mélange a formé un disque galactique. De nouvelles étoiles ont commencé à y apparaître. Cependant, ce modèle a été critiqué par la suite.
Il était impossible de comprendre ce qui reliait le halo et le disque galactique. Ce disque épaississant et l'enveloppe stellaire clairsemée qui l'entoure avaient peu de points communs. Déjà après que Searle et Zinn aient fait leur modèle, il s'est avéré que le halo tourne trop lentement pour former un disque galactique. A en juger par la distribution des éléments chimiques, ces derniers proviennent du gaz protogalactique. Enfin, le moment cinétique du disque s'est avéré dix fois supérieur au halo.
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Le secret est que les deux modèles contiennent un grain de vérité. Le problème, c'est qu'ils sont trop simples et unilatéraux. Les deux semblent maintenant être des fragments de la même recette par laquelle la Voie lactée a été créée. Eggen et ses collègues ont lu quelques lignes de cette recette, Searle et Zinn quelques autres. Par conséquent, en essayant de réimaginer l'histoire de notre galaxie, nous remarquons de temps en temps des lignes familières, déjà lues une fois.
Tout a donc commencé peu de temps après le Big Bang. «Aujourd'hui, il est généralement admis que les fluctuations de la densité de la matière noire ont donné naissance aux premières structures - les soi-disant halos noirs. Grâce à la force de gravité, ces structures ne se sont pas désintégrées », note l'astronome allemand Andreas Burkert, l'auteur d'un nouveau modèle de la naissance de la Galaxie.
Les halos sombres sont devenus les embryons - les noyaux - des futures galaxies. Le gaz s'est accumulé autour d'eux sous l'influence de la gravité. Un effondrement homogène s'est produit, comme le décrit le modèle ELS. Dans les 500 à 1 000 millions d'années après le Big Bang, les amas de gaz qui entouraient les halos sombres sont devenus les «incubateurs» des étoiles. De petites protogalaxies sont apparues ici. Les premiers amas globulaires sont apparus dans des nuages denses de gaz, car les étoiles y sont nées des centaines de fois plus souvent qu'ailleurs. Les protogalaxies se sont heurtées et ont fusionné les unes avec les autres - c'est ainsi que de grandes galaxies, y compris notre Voie lactée, se sont formées. Aujourd'hui, il est entouré de matière noire et d'un halo d'étoiles uniques et de leurs amas globulaires, ces ruines de l'univers, dont l'âge dépasse 12 milliards d'années.
Il y avait de nombreuses étoiles très massives dans les protogalaxies. En moins de quelques dizaines de millions d'années, la plupart ont explosé. Ces explosions ont enrichi les nuages de gaz d'éléments chimiques lourds. Par conséquent, les étoiles ne sont pas nées dans le disque galactique comme dans le halo - elles contenaient des centaines de fois plus de métaux. De plus, ces explosions ont généré de puissants vortex galactiques qui ont chauffé le gaz et l'ont balayé hors des protogalaxies. La séparation des masses gazeuses et de la matière noire s'est produite. C'était l'étape la plus importante dans la formation des galaxies, qui n'était auparavant prise en compte dans aucun modèle.
Pendant ce temps, les halos sombres se heurtaient de plus en plus. Dans ce cas, les protogalaxies s'étiraient ou se désintégraient. Ces catastrophes rappellent les chaînes d'étoiles qui ont été préservées dans le halo de la Voie lactée depuis l'époque de la «jeunesse». En étudiant leur emplacement, on peut évaluer les événements qui ont eu lieu à cette époque. Peu à peu, une vaste sphère s'est formée à partir de ces étoiles - le halo que nous voyons. En refroidissant, des nuages de gaz y pénètrent. Leur moment cinétique a été conservé, de sorte qu'ils ne se sont pas effondrés en un seul point, mais ont formé un disque rotatif. Tout cela s'est passé il y a plus de 12 milliards d'années. Le gaz était maintenant comprimé comme décrit dans le modèle ELS.
À ce moment, le «renflement» de la Voie lactée se forme également - sa partie médiane, qui ressemble à un ellipsoïde. Bulge est composé d'étoiles très anciennes. De toute évidence, elle est survenue lors de la fusion des plus grandes protogalaxies, qui ont retenu les nuages de gaz le plus longtemps. Parmi eux se trouvaient des étoiles à neutrons et de minuscules trous noirs - des reliques de supernovae explosives. Ils ont fusionné les uns avec les autres, absorbant simultanément des flux de gaz. C'est peut-être ainsi qu'est né un énorme trou noir, qui réside maintenant au centre de notre galaxie.
L'histoire de la Voie lactée est beaucoup plus chaotique qu'on ne le pensait auparavant. Notre galaxie d'origine, impressionnante même selon les normes cosmiques, s'est formée après une série d'impacts et de fusions - après une série de catastrophes cosmiques. Des traces de ces anciens événements peuvent être trouvées aujourd'hui.
Par exemple, toutes les étoiles de la Voie lactée ne tournent pas autour du centre galactique. Évidemment, au cours des milliards d'années de son existence, notre galaxie a «avalé» de nombreux compagnons de voyage. Une étoile sur dix dans le halo galactique a moins de 10 milliards d'années. À ce moment-là, la Voie lactée s'était déjà formée. Ce sont peut-être les restes de galaxies naines autrefois capturées. Un groupe de scientifiques britanniques de l'Institut d'Astronomie (Cambridge), dirigé par Gerard Gilmour, a calculé que la Voie lactée aurait englouti de 40 à 60 galaxies naines de type Karin.
De plus, la Voie lactée attire d'énormes masses de gaz. Ainsi, en 1958, les astronomes néerlandais ont remarqué de nombreuses petites taches dans le halo. En fait, ils se sont avérés être des nuages de gaz, constitués principalement d'atomes d'hydrogène et se sont précipités vers le disque galactique.
Notre galaxie ne modérera pas son appétit à l'avenir. Évidemment, il absorbera les galaxies naines les plus proches de nous - Fornax, Karina et, peut-être, Sextane, puis fusionnera avec la nébuleuse d'Andromède. Autour de la Voie lactée - cet insatiable «cannibale étoilé» - deviendra même désert.