Des astronomes ont localisé pour la première fois le bord du disque de formation d'étoiles de la Voie lactée. Les dernières recherches montrent que l'activité de formation d'étoiles de la Voie Lactée est principalement concentrée à environ 40 000 années-lumière du centre galactique. Bien que les étoiles existent encore en dehors de cette plage, la plupart d’entre elles ne sont pas nouvellement nées localement, mais sont plus susceptibles d’avoir progressivement migré depuis l’intérieur de la Voie Lactée.
Selon les règles générales d'évolution des galaxies à disques, la formation d'étoiles présente généralement les caractéristiques d'une progression « de l'intérieur vers l'extérieur » : la galaxie forme d'abord des étoiles dans la région centrale, puis la zone de formation d'étoiles s'étend progressivement vers l'extérieur. Par conséquent, généralement, plus l’étoile est éloignée du centre, plus elle est jeune. L'étude, dirigée par Carl Fitney et réalisée sous la direction de Joseph Caruana et Victor DeBatista, a analysé plus de 100 000 étoiles géantes et, combinée à des simulations informatiques avancées, a révélé que cette tendance s'inverse dans une région située à environ 35 000 à 40 000 années-lumière du centre galactique : au-delà de cette distance, les étoiles vieillissent à nouveau.
L’équipe de recherche a souligné que ce changement formait une « répartition par âge en forme de U » typique. La zone correspondant au point le plus bas de la courbe représente une forte baisse de l'activité de formation d'étoiles et est donc considérée comme la limite du disque de formation d'étoiles de la Voie lactée. Les chercheurs ont déclaré que l'étendue du disque de formation d'étoiles de la Voie lactée était depuis longtemps une question non résolue importante en "archéologie galactique". En cartographiant la répartition des changements d'âge stellaire le long du disque galactique, cette question a finalement obtenu une réponse plus claire et quantifiable.
En termes de sources de données, cette étude a utilisé de manière exhaustive deux données d'enquête spectrale, LAMOST et APOGEE, ainsi que des mesures du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne. Les objets de recherche sont principalement des étoiles géantes rouges, car l’âge de ces étoiles peut être estimé avec une grande précision. Des résultats pertinents ont été publiés dans "Astronomy & Astrophysics".
Quant aux étoiles situées à l'extérieur de la frontière, les chercheurs pensent qu'elles ne sont probablement pas produites in situ, mais elles ne fusionnent pas les apports de galaxies naines extraterrestres ou de galaxies satellites. Une explication plus raisonnable est que ces étoiles se sont formées à l’origine dans le disque interne de la Voie lactée, puis ont progressivement migré vers l’extérieur sur une longue période de temps. Victor DeBattista, membre de l'équipe de recherche, a souligné que la plupart des étoiles du disque externe se déplacent sur des orbites presque circulaires, ce qui signifie qu'elles doivent s'être formées dans le disque galactique lui-même, plutôt qu'à partir d'un système externe.
Les chercheurs décrivent ce processus comme un surfeur poussé vers le rivage par une vague : les vagues de densité agitées par les bras spiraux de la Voie lactée continueront à pousser les étoiles vers l'extérieur, et éventuellement à les "transporter" vers des régions plus lointaines. Comme il faut plus de temps pour migrer vers des endroits plus éloignés, les étoiles les plus extérieures ont tendance à être les plus anciennes. C’est ce mécanisme de migration vers l’extérieur qui fait remonter l’âge des étoiles au-delà du bord du disque de formation des étoiles.
En fait, des distributions d’âge similaires en forme de U sont déjà apparues dans des simulations de galaxies à disques et ont également été indirectement déduites d’études observationnelles d’autres galaxies. Cela signifie que la Voie lactée n’est pas un cas particulier, mais suit un modèle d’évolution plus général des galaxies à disques ; la limite identifiée cette fois correspond probablement à une structure tournante universelle dans l’évolution des galaxies spirales.
Cependant, le mécanisme qui empêche la formation d'étoiles au-delà de cette limite reste encore flou. Les chercheurs ont proposé deux explications possibles : premièrement, la gravité de la structure en barres centrales de la Voie lactée pourrait contraindre le gaz dans un rayon spécifique ; Deuxièmement, il existe une déformation évidente dans la région périphérique de la Voie lactée, et cette structure incurvée pourrait perturber le processus de formation d'étoiles dans les régions extérieures.
À l'avenir, une nouvelle génération d'équipements d'observation devrait aider les astronomes à clarifier davantage cette question. Il s'agit notamment du spectrographe 4MOST de l'Observatoire européen austral - qui a vu sa « première lumière » en octobre dernier - et du spectrographe WEAVE installé sur le télescope William Herschel à La Palma, aux îles Canaries. À mesure que l’étude de l’archéologie galactique continue de progresser, les scientifiques espèrent non seulement mieux comprendre le passé et l’avenir de la Voie lactée, mais également expliquer l’évolution de galaxies plus similaires.