La structure spirale de la galaxie d'Andromède mise à jour..

La structure spirale de la galaxie d'Andromède mise à jour par l'observation de son gaz moléculaire

Une équipe internationale(1) a cartographié l'émission de la molécule de monoxyde de carbone CO dans la galaxie d'Andromède, entre novembre 1995 et août 2001. Utilisant le radiotélescope de 30 m de l'IRAM (Institut de Radioastronomie Millimétrique)(2) situé sur le Pico Veleta en Espagne ils ont réalisé l'observation la plus complète d'un objet extragalactique, plus de 500 heures d'observation. Cette molécule est un traceur du gaz dense et froid qui constitue les nuages moléculaires, qui sont les précurseurs des étoiles et dessinent la structure des galaxies. L'observation montre qu'Andromède est bien une galaxie spirale similaire à la Voie Lactée, notre propre galaxie, mais que sa masse de gaz moléculaire est dix fois moins importante que dans notre Galaxie. Le taux de formation stellaire dans la galaxie d'Andromède a été plus important dans le passé que celui de notre Voie Lactée, qui pourrait ressembler à Andromède dans quelques milliards d'années.

La galaxie Andromède (M31) est la galaxie spirale la plus proche de notre Voie Lactée dont elle est distante de seulement 2,5 millions d'années-lumière. Cette galaxie est très inclinée par rapport à nous (78°) et nous la voyons pratiquement de profil. Nous pensons qu'il s'agit d'une galaxie spirale semblable à la nôtre, mais il était difficile jusqu'à présent de reconnaître sa morphologie exacte, ainsi que la structure de ses bras spiraux. Sa proximité et sa structure, qui ressemble à notre Voie Lactée, offrent une occasion unique pour mieux comprendre comment se forme les étoiles à grande échelle dans les bras spiraux. Rappelons que ce sont les étoiles qui sont les éléments moteurs de l'évolution des galaxies.

Les étoiles se forment à partir de nuages moléculaires denses constitués essentiellement de gaz dense et froid (≈ -250°C), moléculaire, principalement de l'hydrogène moléculaire, H2, mais aussi, dans une moindre mesure du monoxyde de carbone, CO. Cette dernière molécule étant très difficile à observer depuis le sol (ou depuis l'espace avec une bonne résolution angulaire), on utilise la molécule CO pour tracer les nuages moléculaires. La molécule CO émet des raies spectrales dans le domaine millimétrique et est observable depuis le sol avec des grands radiotélescopes, situés de préférence sur des sites élevés, tel le radiotélescope de 30 m de diamètre de l'IRAM du Pic de Veleta (Grenade, Espagne). Une équipe d'astronomes de l'IRAM et du Max Planck Institut für Radioastronomie a cartographié l'émission de la molécule CO sur l'ensemble du disque de la galaxie d'Andromède avec ce radiotélescope. Il s'agit de l'observation la plus complète et la plus détaillée d'un objet extragalactique aux longueurs d'onde millimétriques réalisée à ce jour. Plus de 500 heures de télescope ont été utilisées entre novembre 1995 et août 2001 et près de un million sept cents milles spectres ont été observés et analysés.

Les observations de CO montrent que le gaz froid se concentre en très fines structures qui dessinent deux bras spiraux se déployant entre 20 000 et 40 000 années-lumière à partir du centre d'Andromède. La partie centrale est formée de vieilles étoiles et le gaz froid y est beaucoup moins abondant. Du fait de la forte inclinaison d'Andromède les bras semblent dessiner un grand anneau elliptique, et il est difficile de reconnaître la forme de ces bras avec des traceurs moins fins, comme le gaz neutre atomique (HI) ou les étoiles.

La densité du gaz froid est beaucoup plus grande le long des bras spiraux que dans les régions entre les bras, où le gaz atomique est relativement abondant et plus uniformément distribué. La masse de gaz moléculaire dans Andromède est dix fois plus faible que dans notre Galaxie. La présence de très nombreuses étoiles vieilles, notamment au centre de la galaxie Andromède, suggère que la formation stellaire a été bien plus importante dans le passé qu'à présent et que le gaz moléculaire utilisé pour former ces étoiles n'a pas été remplacé. Si cette hypothèse est exacte, notre Voie Lactée pourrait très bien subir le même sort ressembler à Andromède dans quelques milliards d'années.

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