Comprendre · Autres galaxies
Rencontres de galaxies — quand la gravité remodèle les formes
Deux galaxies s’influencent bien avant que leurs disques brillants se touchent — leurs halos de matière noire s’étendent dix fois plus loin que la lumière visible. Ce qui se passe ensuite dépend du rapport des masses, de l’orbite et de la teneur en gaz, non de la distance que deux taches de lumière ont par hasard sur une photographie.
Marées : la différence de force fait la forme
La gravité d’une galaxie voisine tire sur tout, mais pas partout avec la même force. Le côté d’un disque qui lui fait face est attiré plus fort que le centre, le côté opposé moins. Ce qui déforme le disque n’est pas l’attraction elle-même mais cette différence — la force de marée, la même qui soulève sur Terre deux bourrelets, l’un vers la Lune et l’autre à l’opposé. Chez les galaxies naissent deux excroissances correspondantes : un pont d’étoiles et de gaz vers le partenaire et une longue queue de marée du côté opposé. Comme la force de marée décroît avec le cube de la distance, elle n’agit presque que lors de passages proches — et alors d’autant plus violemment. Que de telles queues naissent réellement de la simple gravitation, Alar et Jüri Toomre l’ont montré en 1972 avec les premières simulations informatiques, auxquelles quelques centaines de particules-test suffisaient pour reproduire les formes observées. Toomre & Toomre (1972) : Galactic Bridges and Tails
Pourquoi elles ne se manquent pas simplement
Deux masses ponctuelles qui se croisent poursuivent leur orbite — rien ne les réunirait jamais. Mais les galaxies sont étendues, et cela change tout. Quand une galaxie traverse le halo d’une autre, elle dévie sa matière noire et ses étoiles et laisse derrière elle une zone de densité accrue qui la retient et la freine. Cette friction dynamique coûte de l’énergie orbitale : un large survol devient une orbite liée, l’orbite liée une spirale toujours plus serrée — jusqu’à la fusion des noyaux. Pour des partenaires de masse comparable, cela prend un à deux milliards d’années et quelques révolutions ; une petite compagne peut tourner autour de sa galaxie hôte pendant des milliards d’années avant d’être absorbée. Qu’une rencontre lie ou non dépend de la vitesse relative : dans les groupes lâches comme notre Groupe local, où les galaxies se croisent à cent ou deux cents kilomètres par seconde, les fusions sont fréquentes. Dans les riches amas de galaxies, à plus de mille kilomètres par seconde, les membres se frôlent le plus souvent sans se lier — la rencontre déforme, mais n’attache pas.
Les étapes d’une fusion
Une fusion de deux galaxies de masse comparable — une fusion majeure, par convention à partir d’un rapport de masses d’environ un pour quatre — suit, dans les simulations comme dans les observations, un schéma reconnaissable :
Avec des partenaires pauvres en gaz, le résultat final est une galaxie elliptique : la rotation ordonnée des deux disques s’est convertie en mouvement désordonné, les étoiles vont en tous sens, la forme est un ellipsoïde. C’est la principale voie de formation des grandes elliptiques qui peuplent le cœur des amas de galaxies. Leur origine reste souvent longtemps visible — sous forme de faibles coquilles et d’arcs dans la lumière externe, restes des queues retombées. Avec des partenaires riches en gaz, en revanche, un nouveau petit disque peut se former à partir du gaz qui retombe. La vieille règle « les spirales fusionnent en elliptiques » tient donc, mais avec des exceptions.
Les étoiles se manquent, le gaz entre en collision
Lors d’une collision de galaxies, pratiquement aucune étoile n’en heurte une autre. Dans le voisinage solaire, environ quatre années-lumière séparent deux étoiles — soit quelques dizaines de millions de diamètres solaires. Deux galaxies se traversent donc comme deux nuées de moucherons ; les étoiles ne ressentent que le champ gravitationnel commun, qui dévie leurs orbites. Tout autre est le gaz : les nuages de gaz sont étendus et entrent réellement en collision. Ils forment des fronts de choc, perdent de l’énergie, se condensent et tombent vers le centre. Il peut en résulter une flambée d’étoiles — un starburst, où il naît en peu de temps cent fois plus d’étoiles que dans un disque tranquille. Les galaxies infrarouges les plus lumineuses de l’Univers sont presque toutes des systèmes en fusion dont la poussière avale la lumière de milliards de jeunes étoiles pour la réémettre en chaleur. Mais une flambée n’est pas une conséquence obligée : il lui faut du gaz encore présent et une orbite qui le pousse vers le centre. Chez les galaxies des Antennes NGC 4038/4039, les deux conditions sont réunies — leur zone de recouvrement compte parmi les usines à étoiles les plus productives de l’Univers proche. NASA : Les galaxies des Antennes
Illustration générée par IA d’une rencontre de galaxies : deux noyaux distincts, des disques déformés et de longues queues de marée illustrent l’effet de la gravitation. Ni photographie d’une paire réelle, ni prédiction pour la Voie lactée et Andromède. Cette image est générée par IA — ce n’est pas une photographie mais une visualisation.
Traces de rencontres passées
Les rencontres laissent des cicatrices lisibles après des milliards d’années. La Voie lactée en porte plusieurs : le courant stellaire de la naine du Sagittaire, qui s’enroule en ce moment même autour de toute la Galaxie ; les restes de Gaia-Encelade dans le halo, une galaxie absorbée il y a environ dix milliards d’années et qui a probablement échauffé le disque épais de la Voie lactée ; et le Courant magellanique, une bande de gaz que les deux Nuages de Magellan traînent derrière eux. M 31 n’est pas non plus un système intact. Autour d’elle s’étend un gigantesque courant stellaire issu d’une compagne déchiquetée, et ses confins sont pleins de coquilles et d’arcs. Une étude de 2018 interprète la compagne compacte M 32 comme le noyau survivant d’une galaxie autrefois grande, que M 31 a dépouillée jusqu’à ce reste il y a environ deux milliards d’années — une interprétation cohérente avec les courants stellaires, mais pas la seule possible. Pour les images, cela signifie : l’aspect lisse de M 31 cache une histoire agitée, simplement trop ténue pour être vue en lumière à large bande. Ibata et al. (2001) : Le courant stellaire autour de M 31 ; D'Souza & Bell (2018) : M 32 comme vestige
Andromède : une issue ouverte
M 31 s’approche de la Voie lactée à environ 110 kilomètres par seconde, et l’on a longtemps tenu pour acquise une fusion dans quatre à cinq milliards d’années. L’erreur de ce calcul tenait au mouvement transversal : que deux galaxies se heurtent de front ou tournent l’une autour de l’autre dépend de la vitesse latérale, et à 2,5 millions d’années-lumière celle-ci ne se mesure qu’avec une grande incertitude. Une étude publiée en 2025 a recalculé l’orbite des milliers de fois en tenant compte de toutes les incertitudes de mesure — y compris les perturbations dues à M 33 et au Grand Nuage de Magellan, qui modifient sensiblement la trajectoire. Résultat : dans environ la moitié des cas, la Voie lactée et Andromède fusionnent au cours des dix prochains milliards d’années, dans l’autre moitié non ; une fusion dès quatre à cinq milliards d’années est improbable, à quelques pour cent seulement. Si elle se produit, il en résulterait une seule galaxie elliptique, surnommée à demi par plaisanterie « Milkomeda » — et le Soleil, devenu lui-même géante rouge, survivrait très probablement à l’événement indemne, sur une nouvelle orbite. Sawala et al. (2025) : No certainty of a Milky Way–Andromeda collision
Ce qu’on peut affirmer de sa propre image
Notre photographie d’Andromède montre des compagnes et de la structure, mais aucune orbite future. Les petites galaxies à côté de NGC 891 et les « compagnes » de NGC 7331 ne sont pas prouvées partenaires par leur proximité dans l’image — dans le cas de NGC 7331, elles se trouvent de manière avérée un ordre de grandeur plus loin. Interpréter une paire comme interagissante exige des distances, des vitesses et des indices morphologiques : ponts, queues, disques gauchis. Une tache de lumière discrète peut rester captivante sans qu’on lui attribue une rencontre non prouvée. Ce qu’une photographie peut faire, en revanche : montrer les compagnes réellement liées — M 32 et M 110 près d’Andromède — et laisser deviner qu’il a dû s’y passer des choses plus violentes autrefois.
Quelques points à connaître :
- Autrefois, il y avait plus de collisions. Dans le jeune Univers, les galaxies étaient plus serrées et fusionnaient bien plus souvent. Une grande part de la masse galactique actuelle s’est assemblée ainsi ; le présent tranquille est l’exception, non la règle.
- Les fusions mineures sont le quotidien. La Voie lactée a absorbé des dizaines de galaxies naines en restant une spirale. Seule une fusion majeure détruit le disque.
- Les galaxies annulaires sont des coups au but. Quand une petite galaxie plonge au centre d’un disque, une onde de densité court vers l’extérieur et allume un anneau de formation stellaire — la galaxie de la Roue de chariot en est l’exemple le plus célèbre.
- Les géantes d’amas se nourrissent. Les galaxies géantes centrales des grands amas ont grandi en dévorant sans cesse des membres plus petits — le « cannibalisme galactique » est un terme technique sérieux.
- Les trous noirs fusionnent aussi. Quand deux galaxies à trou noir central se rejoignent, les trous noirs descendent vers le centre commun et finissent par s’unir. Le fond d’ondes gravitationnelles de tels événements se dessine depuis 2023 dans le rythme des pulsars.
Dans mon propre ciel
De vraies compagnes, de vraies cicatrices — et des voisines apparentes qui n’en sont pas :
