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Une nouvelle carte des confins de la Voie lactée

Images superposées de la Voie lactée et du Grand Nuage de Magellan sur une carte du halo galactique environnant.

Images superposées de la Voie lactée et du Grand Nuage de Magellan sur une carte du halo galactique environnant. La plus petite structure est un sillage créé par le mouvement du Nuage à travers cette région. La plus grande structure bleu clair correspond à une forte densité d'étoiles observée dans l'hémisphère nord de notre galaxie.

Photo : NASA/ESA/JPL-Caltech/Conroy et. al. 2021

Radio-Canada

Une nouvelle carte du ciel de la région la plus éloignée de notre galaxie, son halo, a été réalisée par des astronomes américains qui ont eu recours à des données des télescopes de la NASA et de l'Agence spatiale européenne (ESA) pour y arriver.

Cette région serait faiblement peuplée d'étoiles et contiendrait, selon les astrophysiciens, un réservoir massif de matière noire, cette substance invisible qui constituerait la majeure partie de la masse de l'Univers.

La Voie lactée vue du sol.

La Voie lactée vue du sol.

Photo : iStock

Repères

  • La Voie lactée est une galaxie spirale;
  • Au centre se trouve un noyau brillant, appelé bulbe, d’où partent des bras spiralés qui forment un immense disque aplati;
  • Au centre du bulbe se trouve Sagittarius A*, un trou noir supermassif dont la masse équivaut à 4 millions de fois celle du Soleil;
  • Le bulbe et le disque sont entourés par une région de forme sphérique appelée « le halo »;
  • La Galaxie comprend plus de 100 milliards d’étoiles, des poussières et des gaz interstellaires;
  • Notre Soleil est situé sur l'un des bras spiraux, à environ 27 000 années-lumière (1 AL = 9460 milliards de kilomètres) du centre de la Voie lactée.

L’existence d’un sillage confirmée

Les données qui ont permis de créer cette nouvelle carte proviennent de la mission européenne Gaia et du sondage infrarouge NEOWISE de la NASA.

La nouvelle carte révèle comment le Grand Nuage de Magellan (la plus grande des deux galaxies naines en orbite autour de la Voie lactée) se déplace dans le halo galactique de la Voie lactée en créant un sillage dans les étoiles derrière lui.

Illustration montrant la Voie lactée et les deux nuages de Magellan.

La Voie lactée et les deux nuages de Magellan.

Photo : NASA/Nina McCurdy / Nick Risinger

Le Grand Nuage de Magellan est situé à environ 160 000 années-lumière de la Terre. Il représente moins d'un quart de la masse de la Voie lactée.

Les parties internes du halo avaient déjà été cartographiées avec précision, mais la présente carte est la première à fournir une image similaire des régions externes du halo à environ 200 000 à 325 000 années-lumière du centre galactique.

Les résultats d’autres études laissent entrevoir l'existence du sillage, mais celle-ci confirme sa présence et offre même une vue détaillée de sa forme, de sa taille et de son emplacement.

Dans un communiqué, la NASA explique que cette perturbation du halo donne aux astronomes l'occasion d'étudier quelque chose qu'ils ne peuvent pas observer directement : la matière noire […] dont l'influence gravitationnelle a été observée dans tout l'Univers.

On pense qu'elle [la matière noire] crée un échafaudage sur lequel les galaxies sont construites, de sorte que sans elle les galaxies s'envoleraient en tournant.

Selon les connaissances actuelles, les astrophysiciens estiment que la matière noire est cinq fois plus répandue dans l’Univers que toute la matière qui émet de la lumière ou interagit avec la lumière, des étoiles aux planètes en passant par les nuages de gaz.

S’il existe plusieurs théories sur la nature de la matière noire, les scientifiques pensent qu'elle devrait être présente dans le halo de notre galaxie. Si c'est le cas, lorsque le Grand Nuage traverse cette région, il doit également laisser un sillage dans cette matière.

On pense que le sillage observé dans la nouvelle carte des étoiles est le contour de ce sillage de matière noire; les étoiles sont comme des feuilles à la surface de cet océan invisible, leur position se déplaçant avec la matière noire, explique dans le communiqué Rohan Naidu, étudiant au doctorat en astronomie à l’Université Harvard et coauteur de ces travaux publiés dans le magazine Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Une collision inévitable

L'interaction entre la matière noire et le Grand Nuage de Magellan revêt une importance capitale pour la Voie lactée. En effet, le Nuage tourne autour de notre galaxie, dont la gravité de la matière noire l’attire et le ralentit. Cette réalité tend à réduire l’orbite du Nuage autour de la Voie lactée, si bien qu’une collision devrait se produire dans environ 2 milliards d'années.

Ce type de fusion galactique pourrait être l’une des raisons qui sous-tendent la croissance des galaxies massives dans l'Univers. En fait, les astronomes pensent que la Voie lactée a fusionné avec une autre petite galaxie il y a environ 10 milliards d'années.

Ce vol d'énergie d'une galaxie plus petite n'est pas seulement la raison pour laquelle le Nuage fusionne avec la Voie lactée, mais c’est également la raison pour laquelle toutes les fusions de galaxies se produisent, explique Rohan Naidu. Le sillage dans notre carte est une confirmation très nette que notre image de base de la façon dont les galaxies fusionnent est juste!

En décembre dernier, l’Agence spatiale européenne a publié la première édition d’une carte de plus de 1,8 milliard d'objets célestes de notre galaxie, observés avec une précision inégalée par le télescope spatial Gaia.

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