Comment savons-nous à quoi ressemble la Voie Lactée ?
Bien que nos télescopes en aient capturé de véritables de superbes images de la Voie Lactée, les astronomes n’ont qu’une vague compréhension de notre galaxie d’origine. Il a fallu beaucoup de travail pour obtenir ce croquis, et c’est incroyable ce que nous avons pu apprendre de notre point de vue limité.
Ici, à la surface de la Terre, le Voie lactée apparaît à l’œil nu comme une bande nébuleuse dans le ciel. Alors que les astronomes et les philosophes débattent depuis des lustres de la véritable nature et de l’emplacement de la Voie lactée, le grand astronome, physicien et génie polyvalent Galilée fut le premier à découvrir la véritable nature de la galaxie : d’innombrables étoiles si petites que leur lumière se mélange. Au milieu des années 1700, le philosophe Emmanuel Kant a deviné à juste titre que la Voie lactée était un disque d’étoiles en rotation et que, comme nous étions intégrés dans ce disque, elle nous apparaissait comme une bande. Quelques décennies plus tard, l’astronome William Herschel tenta de créer un carte de l’universavec peu de succès.
Ce n’est qu’au début des années 1900 que nous avons réellement commencé à reconstituer la véritable nature de notre galaxie. C’est à ce moment-là que l’astronome Edwin Hubble a découvert que la nébuleuse d’Andromède était en fait la Galaxie d’Andromède, un « univers insulaire » situé à des millions d’années-lumière de nous. La Voie Lactée n’était pas seulement un disque d’étoiles proches. Il formait la majeure partie de notre propre galaxie, notre galaxie a donc pris le nom de cette caractéristique familière du ciel.
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Les observations d’autres galaxies nous ont aidé à reconstituer à quoi ressemblait notre galaxie d’origine. La plupart des galaxies à disques possèdent des bras spiraux et un renflement central dense. Il est donc naturel de supposer que la Voie lactée possède également ces caractéristiques. Mais cartographier directement la Voie lactée est une tâche extrêmement difficile. D’une part, il est grand : environ 100 000 années-lumière à son point le plus large. Et il y a beaucoup de choses à l’intérieur – quelque part entre 100 et 400 milliards étoilesdes centaines de milliers de régions de formation d’étoiles et d’innombrables planètes, trous noirs, étoiles à neutrons et beaucoup plus. Ainsi, les études, même sur de petites portions de la Voie lactée, nécessitent d’énormes quantités de ressources.
Et puis il y a la poussière. Traîner dans espace interstellaire, la poussière a la fâcheuse propriété de tamiser et de diffuser la lumière. Parce que nous sommes intégrés dans la Voie Lactée, plus nous essayons de regarder loin, plus notre vue est obscurcie par la poussière. Même le les télescopes les plus puissants du monde ne peut pas examiner directement les régions du côté opposé de la galaxie.
Ainsi, pour cartographier la Voie lactée, les chercheurs utilisent de nombreux types d’observations et les combinent avec des comparaisons avec d’autres galaxies et une modélisation théorique intelligente pour dresser un tableau complet.
Par exemple, les amas globulaires gravitent autour du centre de la Voie lactée selon une disposition à peu près sphérique. En traçant leurs positions dans un espace tridimensionnel, nous pouvons déterminer où se trouve le centre, à environ 25 000 années-lumière de nous.
Nous pouvons également examiner les mouvements des étoiles lorsqu’elles tournent autour du centre et utiliser notre compréhension des la gravité pour modéliser à quoi doit ressembler le noyau. C’est grâce à cette technique que nous pensons que notre galaxie est une spirale « barrée » : le noyau est allongé, et peut-être même en forme de cacahuète. Ceci est confirmé par des observations montrant qu’un certain type de étoile géante rouge qui se trouve près du noyau est divisé en deux populations et cette lumière infrarouge provenant du noyau n’est pas symétrique.
Le Vaisseau spatial Gaia, lancé en 2013, a une mission principale : créer un recensement du plus grand nombre d’étoiles possible, en enregistrant leurs distances, leurs mouvements, leur luminosité et leurs couleurs. À ce jour, cette mission a répertorié près de 2 milliards d’étoiles, ce qui, bien qu’impressionnant, ne représente qu’environ 1 % de toutes les étoiles de la Voie lactée.
Cela donne néanmoins aux astronomes une énorme réserve d’informations sur notre partie locale de la galaxie. En plus de fournir une carte précise de notre voisinage galactique, ces données peuvent être utilisées comme base de référence pour comparer et opposer d’autres enquêtes, beaucoup plus étroites mais plus approfondies, afin de rechercher tout élément suspect susceptible de nous aider à construire une carte de la plus grande galaxie.
Prenez les bras en spirale. Malgré leur apparence spectaculaire, ils ne sont qu’environ 10 % plus denses que leur environnement. Au lieu de cela, elles semblent visuellement frappantes car ce sont des régions de formation d’étoiles actives, abritant de nombreuses étoiles grandes et brillantes nouvellement formées. Parce que nous disposons d’une carte détaillée de notre zone galactique locale, qui n’est pas très active en matière de formation d’étoiles, nous pouvons rechercher des concentrations plus élevées de formation d’étoiles pour dessiner les bras spiraux.
Grâce à ces techniques, nous savons que la Voie lactée possède au moins deux bras spiraux proéminents, et que ces bras sont ancrés sur un noyau central en forme de barre ou de cacahuète en forme de S géant. Mais au-delà de cela, les choses sont un peu plus floues. La galaxie pourrait avoir deux bras supplémentaires d’intensité moyenne, ou simplement un enchevêtrement d’éperons et de branches. Toute « carte » que vous pourriez rencontrer de la Voie lactée est principalement une conjecture et changera probablement toutes les quelques années à mesure que nous améliorons nos techniques et acquérons une meilleure compréhension.