A l’échelle de l’univers observable, qui est expansion, les rencontres entre galaxies et amas de galaxies sont rares, voire impossibles. Pourtant, on sait depuis longtemps que la galaxie d’Andromède et la Voie lactée sont en route de collision.
Mais comment s’effectuera la rencontre ? Violemment avec une fusion entre les deux galaxies ou simplement en se frôlant l’une l’autre ? Un système solaire comme le nôtre sera-t-il confronté avec un système équivalant provenant d’Andromède ?
Les collisions entre galaxies sont fréquentes dans l’univers observable. Elles étaient même plus fréquentes il y a des milliards d’années qu’aujourd’hui et elles participaient au processus d’évolution cosmique ayant conduit du Big Bang au vivant dont la planète Terre est encore largement pourvue. Mais comment des collisions entre galaxies sont-elles possibles alors qu’Hubble et surtout Lemaître ont montré que l’univers observable était en expansion ?
C’est parce que c’est à l’échelle du Cosmos et non pas entre les galaxies, que l’espace est en expansion. Les galaxies des amas sont liées entre elles par la force de gravité à la façon dont les planètes gravitent autour du Soleil. De la même façon qu’un géocroiseur peut entrer en collision avec la Terre, il n’est donc pas exclu qu’une galaxie puisse entrer en collision avec une autre. On sait que cela s’est déjà produit dans l’histoire de la Voie lactée et de la galaxie d’Andromède
Grâce aux observations d’Hubble, les astronomes sont cependant parvenus à lever les incertitudes sur l’avenir de la Voie lactée et d’Andromède. Dans 4 milliards d’années la collision sera bel et bien frontale. Les simulations informatiques prédisent même que les deux galaxies finiront par fusionner en donnant une grande galaxie elliptique. Il sera de même avec les trous noirs situé au cœur des deux galaxies . Selon les calculs, l’orbite du Soleil changera certainement aussi pour cesser d’être circulaire. Dans 6 milliards d’années, le disque de la Voie lactée aura totalement disparu sur la voûte céleste qui aura totalement changé d’aspect.
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Constraining Dark Energy from Local Group dynamics
D. Benisty, A.-C. Davis, N.W. Evans (Cambridge)
This Letter develops a method to constrain the Cosmological Constant Λ from binary galaxies, focusing on the Milky Way and Andromeda. We provide an analytical solution to the two-body problem with Λ and show that the ratio between the Keplerian period and TΛ=2π/(cΛ−−√)≈63.2 Gyr controls the importance of effects from the Cosmological Constant. The Andromeda-Milky Way orbit has a period of ∼20 Gyr and so Dark Energy has to be taken into account. Using the current best mass estimates of the Milky Way and Andromeda galaxies, we find the Cosmological Constant value based only on the Local Group dynamics to be lower then 5.44 times the value obtained by Planck. With future astrometric measurements, the bound on the Cosmological Constant can be reduced to (1.67±0.79)ΛPL. Our results offer the prospects of constraints on Λ over very different scales than previously. The Local Group provides also a completely novel platform to test alternative theories of gravity. We illustrate this by deriving bounds on scalar-tensor theories of gravity over Megaparsec scales.
| Comments: | ApJL, submitted |
| Subjects: | Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO); Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA) |
| Cite as: | arXiv:2306.14963 [astro-ph.CO] |
| (or arXiv:2306.14963v1 [astro-ph.CO] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.14963 Focus to learn more | |
| Related DOI: | https://doi.org/10.3847/2041-8213/ace90b Focus to learn more |
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