Depuis l’Antiquité, les êtres humains fixent le ciel nocturne et sont émerveillés par les objets célestes qui les regardent en retour. Alors que l’on pensait autrefois que ces objets étaient de nature divine, et qu’on les confondait ensuite avec des comètes ou d’autres phénomènes astrologiques, l’observation continue et l’amélioration des instruments ont permis d’identifier ces objets pour ce qu’ils sont.
Par exemple, il y a le Petit et le Grand Nuage de Magellan, deux grands nuages d’étoiles et de gaz que l’on peut voir à l’œil nu dans l’hémisphère sud. Situés à une distance de 200 000 et 160 000 années-lumière de la Voie lactée (respectivement), la véritable nature de ces objets n’est comprise que depuis un siècle environ. Et pourtant, ces objets ont encore quelques mystères à résoudre.
Caractéristiques:
Le Grand Nuage de Magellan (LMC) et son voisin le Petit Nuage de Magellan (SMC) sont des régions étoilées qui gravitent autour de notre galaxie, et ressemblent ostensiblement à des morceaux détachés de la Voie lactée. Bien qu’ils soient séparés de 21 degrés dans le ciel nocturne – environ 42 fois la largeur de la pleine lune – leur distance réelle est d’environ 75 000 années-lumière l’un de l’autre.
Le Grand Nuage de Magellan est situé à environ 160 000 années-lumière de la Voie lactée, dans la constellation de la Dorade. Cela en fait la 3e galaxie la plus proche de nous, derrière les galaxies naines Sagittarius et Canis Major. Pendant ce temps, le Petit Nuage de Magellan est situé dans la constellation de Tucana, à environ 200 000 années-lumière.
Le LMC a un diamètre environ deux fois supérieur à celui du SMC, mesurant quelque 14 000 années-lumière de diamètre contre 7 000 années-lumière (contre 100 000 années-lumière pour la Voie lactée). Cela en fait la quatrième plus grande galaxie de notre groupe local de galaxies, après la Voie lactée, Andromède et la galaxie du Triangle. La LMC est environ 10 milliards de fois plus massive que notre Soleil (environ un dixième de la masse de la Voie lactée), tandis que la SMC est équivalente à environ 7 milliards de masses solaires.
En termes de structure, les astronomes ont classé la LMC comme une galaxie de type irrégulier, mais elle possède une barre très proéminente en son centre. Ergo, il est possible qu’elle était une spirale barrée avant ses interactions gravitationnelles avec la Voie lactée. La SMC contient également une structure de barre centrale et on suppose qu’elle aussi était autrefois une galaxie spirale barrée qui a été perturbée par la Voie lactée pour devenir quelque peu irrégulière.
A part leur structure différente et leur masse plus faible, elles diffèrent de notre galaxie de deux façons majeures. Premièrement, elles sont riches en gaz – ce qui signifie qu’une fraction plus élevée de leur masse est constituée d’hydrogène et d’hélium – et elles ont une faible métallicité, (ce qui signifie que leurs étoiles sont moins riches en métaux que celles de la Voie lactée). Tous deux possèdent des nébuleuses et des populations stellaires jeunes, mais sont constitués d’étoiles allant du très jeune au très vieux.
En fait, cette abondance en gaz est ce qui garantit que les nuages de Magellan sont capables de créer de nouvelles étoiles, certaines n’ayant que quelques centaines de millions d’années. C’est particulièrement vrai pour le LMC, qui produit de nouvelles étoiles en grande quantité. Un bon exemple en est la nébuleuse rougeoyante de la Tarentule, une gigantesque région de formation d’étoiles située à 160 000 années-lumière de la Terre.
Les astronomes estiment que les Nuages de Magellan se sont formés il y a environ 13 milliards d’années, à peu près en même temps que la Voie lactée. On a également cru pendant un certain temps que les nuages de Magellan étaient en orbite autour de la Voie lactée à des distances proches de leurs distances actuelles. Cependant, des preuves observationnelles et théoriques suggèrent que les nuages ont été fortement déformés par les interactions de marée avec la Voie lactée lorsqu’ils s’en rapprochent.
Cela indique qu’il est peu probable qu’ils se soient fréquemment rapprochés de la Voie lactée comme ils le font actuellement. Par exemple, des mesures effectuées avec le télescope spatial Hubble en 2006 ont suggéré que les nuages de Magellan se déplacent peut-être trop rapidement pour être des compagnons à long terme de la Voie lactée. En fait, leurs orbites excentriques autour de la Voie lactée sembleraient indiquer qu’ils ne se sont approchés de notre galaxie qu’une seule fois depuis le début de l’univers.
Ceci a été suivi en 2010 par une étude indiquant que les nuages de Magellan pourraient être des nuages de passage qui ont probablement été expulsés de la galaxie d’Andromède dans le passé. Les interactions entre les nuages de Magellan et la Voie lactée sont mises en évidence par leur structure et les courants d’hydrogène neutre qui les relient. Leur gravité a également affecté la Voie lactée, déformant les parties extérieures du disque galactique.
Histoire de l’observation:
Dans l’hémisphère sud, les nuages de Magellan faisaient partie du lore et de la mythologie des habitants autochtones, notamment les Aborigènes australiens, les Maoris de Nouvelle-Zélande et les Polynésiens du Pacifique Sud. Pour ces derniers, ils servaient d’importants repères de navigation, tandis que les Maoris les utilisaient comme prédicteurs des vents.
Bien que l’étude des nuages de Magellan remonte au 1er millénaire avant notre ère, le plus ancien document conservé provient de l’astronome perse Al Sufi du 10e siècle. Dans son traité de 964, Book of Fixed Stars, il appelle le LMC al-Bakr (« le mouton ») « des Arabes du Sud ». Il a également noté que le nuage n’est pas visible du nord de l’Arabie ou de Bagdad, mais qu’il peut être vu à l’extrémité sud de la péninsule arabique.
À la fin du 15e siècle, les Européens auraient fait connaissance avec les nuages de Magellan grâce à des missions d’exploration et de commerce qui les ont conduits au sud de l’équateur. Par exemple, les marins portugais et hollandais en sont venus à les connaître sous le nom de nuages du Cap, car ils ne pouvaient être vus qu’en naviguant autour du Cap Horn (Amérique du Sud) et du Cap de Bonne Espérance (Afrique du Sud).
Lors de la circumnavigation de la Terre par Ferdinand Magellan (1519-22), les nuages de Magellan ont été décrits par le vénitien Antonio Pigafetta (chroniqueur de Magellan) comme de faibles amas d’étoiles. En 1603, le cartographe céleste allemand Johann Bayer a publié son atlas céleste Uranometria, où il a nommé le plus petit nuage « Nebecula Minor » (latin pour « petit nuage »).
Entre 1834 et 1838, l’astronome anglais John Herschel a effectué des relevés du ciel austral depuis l’Observatoire royal du Cap de Bonne-Espérance. Alors qu’il observait le SMC, il le décrivit comme une masse nuageuse de lumière de forme ovale avec un centre lumineux, et catalogua une concentration de 37 nébuleuses et amas en son sein.
En 1891, l’observatoire du Harvard College ouvrit une station d’observation dans le sud du Pérou. De 1893 à 1906, des astronomes ont utilisé le télescope de 61 cm (24 pouces) de l’observatoire pour étudier et photographier le LMC et le SMC. L’un de ces astronomes était Henriette Swan Leavitt, qui a utilisé l’observatoire pour découvrir des étoiles variables céphales dans le SMC.
Ses découvertes ont été publiées en 1908 une étude intitulée « 1777 variables dans les nuages de Magellan », dans laquelle elle a montré la relation entre la période de variabilité de ces étoiles et la luminosité – qui est devenue un moyen très fiable de déterminer la distance. Cela a permis de déterminer la distance des SMC, et est devenu la méthode standard pour mesurer la distance aux autres galaxies dans les décennies à venir.
Comme nous l’avons déjà indiqué, en 2006, des mesures effectuées à l’aide du télescope spatial Hubble ont été annoncées, suggérant que les grands et petits nuages de Magellan pourraient se déplacer trop rapidement pour être en orbite autour de la Voie lactée. Cela a donné lieu à la théorie selon laquelle ils sont originaires d’une autre galaxie, très probablement Andromède, et ont été expulsés lors d’une fusion galactique.
Compte tenu de leur composition, ces nuages – en particulier le LMC – continueront à fabriquer de nouvelles étoiles pendant un certain temps encore. Et finalement, dans des millions d’années, ces nuages pourraient fusionner avec notre propre galaxie, la Voie lactée. Ou bien, ils pourraient continuer à tourner autour de nous, passant suffisamment près pour aspirer de l’hydrogène et poursuivre leur processus de formation d’étoiles.
Mais dans quelques milliards d’années, lorsque la galaxie d’Andromède entrera en collision avec la nôtre, ils pourraient se retrouver sans autre choix que de fusionner avec la galaxie géante qui en résultera. On pourrait dire qu’Andromède regrette de les avoir recrachés, et vient les chercher !
Nous avons écrit de nombreux articles sur les nuages de Magellan pour Universe Today. Voici Qu’est-ce que le petit nuage de Magellan ?, Qu’est-ce que le grand nuage de Magellan ?, Volé : Nuages de Magellan – Retour à Andromède, Les nuages de Magellan sont ici pour la première fois.
Si vous souhaitez plus d’informations sur les galaxies, consultez les communiqués de Hubblesite sur les galaxies, et voici la page scientifique de la NASA sur les galaxies.
Nous avons également enregistré un épisode d’Astronomy Cast sur les galaxies – Episode 97 : Galaxies.