LA VOIE LACTÉE
VOIE LACTÉE
La Voie lactée, aussi nommée la Galaxie, est une galaxie spirale barrée qui comprend entre 200 et 400 milliards d’éoiles, et sans doute plus de 100 milliards de planètes. Elle abrite le Système solaire et donc la Terre. Son diamètre est estimé à 100 000 à 120 000 années-lumières, voire à 150 000 ou à 200 000 années-lumière, bien que le nombre d'étoiles au-delà de 120 000 années-lumière soit très faible. Elle et son cortège de galaxies satellites font partie du Groupe local, lui-même rattaché au superamas de la Vièrge appartenant lui-même à Laniakea. Le Système solaire se situe à environ 27 000 années-lumière du centre de la Voie Lactée, lequel est constitué d'un trou noir supermassif.
Les plus anciennes étoiles de la Galaxie sont apparues après les âges sombres du Big Bang ; elles sont donc presque aussi âgées que l’Univers même. Par exemple, l'âge de HE 1523-0901, la plus vieille étoile de la Voie lactée, est de 13,2 milliards d'années. Selon des référentiels cosmologiques, l'ensemble de la Galaxie se déplace à une vitesse d'environ 600 km/s. Les étoiles et les gaz qui se trouvent à une grande distance de son centre galactique se déplacent à environ 220 km/s par rapport à ce centre.
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Groupe local
VOIE LACTÉE
L'observation à l'œil nu de la Voie lactée ne permet de distinguer qu'une très faible partie des étoiles dont elle se compose. Avec sa lunette astronomique, Galilée découvre dès 1610 que la Voie lactée est un « amas de toutes petites étoiles » mais considère à tort qu'elle n'est pas constituée de gaz.
La première tentative de décrire la forme de la Voie lactée et la position du Soleil au sein de celle-ci est effectuée par William Herschel en 1785 en dénombrant les étoiles dans différentes régions du ciel. Il construit un schéma mettant le Soleil près du centre de la Voie lactée. Ne connaissant pas la distance des étoiles, il suppose pour élaborer son modèle quantitatif cinq hypothèses de base dont plusieurs se révéleront fausses : toutes les étoiles ont une même luminosité intrinsèque, leur distance décroît en proportion de leur magnitude apparente et absence d’extinction stellaire.
Notre Galaxie vue par William Herschel en 1785. Il supposait que le Système solaire était près du centre
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En 1845, William Parsons construit un télescope plus puissant qui permet de différencier les galaxies elliptiques des galaxies spirales. Son instrument permet d'observer des sources de lumière distinctes dans quelques nébuleuses.
En 1917, Heber Curtis observe la nova S Andromedae dans la « Grande nébuleuse d'Andromède ». En analysant les archives photographiques d'Andromède, il découvre onze novas, et calcule qu'elles sont, en moyenne, 10 fois moins lumineuses que celles de la Voie lactée. Il établit la distance des novas de la galaxie d'Andromède à 150 kpc. Il devient un partisan de la théorie des univers-îles, qui avance entre autres que les nébuleuses spirales sont des galaxies indépendantes.
Photographie (1899) de la « Grande nébuleuse d'Andromède », plus tard appelée la galaxie d’Andromède
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Le plan galactique est incliné d'environ 60° par rapport à l’écliptique. Relativement à l’équateur céleste, il s'étend au nord jusqu'à la constellation de Cassiopée et au sud jusqu'à la constellation de la croix du Sud, ce qui démontre, relativement au plan galactique, la grande inclinaison du plan équatorial de la Terre et du plan de l'écliptique. Le pôle Nord galactique est proche de β Comae Berenices, alors que le pôle Sud galactique est proche d'α Sculptoris. À cause de cette grande inclinaison, l'arc de la Voie lactée peut apparaître très bas ou très haut dans le ciel nocturne selon le moment de l'année et de la nuit. Pour les observateurs à la surface de la Terre situés entre 65° nord et 65° sud, la Voie lactée passe deux fois par jour au-dessus de leur tête.
VOIE LACTÉE
En astronomie, le plan galactique est un plan situé au milieu de la zone (appelée disque) où se trouve la plus grande partie des étoiles d'une galaxie de forme aplatie, comme le sont les galaxies spirales. Ce plan passe par le centre de masse de la galaxie.
De la Terre, NGC 4452 est vue de côté ; son plan galactique contient son centre de masse.
La vue du côté de NGC 891, une galaxie spirale, montre un plan galactique en partie caché par la poussière.
VOIE LACTÉE
L'existence de la Voie lactée a débuté sous la forme d'une ou plusieurs petites masses de densité supérieure à la moyenne peu après le Big Bang. Quelques-unes de ces masses ont fait office de germes pour les amas globulaires où leurs plus vieilles étoiles restantes font maintenant partie du halo galactique de la Voie lactée. Quelques milliards d'années après la naissance des premières étoiles, la masse de la Voie lactée était suffisamment grande pour entretenir une vitesse tangentielle élevée. À cause de la conservation du moment cinétique, le milieu interstellaire gazeux s'est aplati, passant de la forme d'un sphéroïde à un disque. C'est dans ce disque que se sont formées ultérieurement les étoiles. La plupart des jeunes étoiles de la Voie lactée, y compris le Soleil, se trouvent dans le disque galactique.
À la suite de la formation des premières étoiles, la Voie lactée a grandi à la fois par fusion de galaxies (particulièrement dans ses premières années de croissance) et par accrétion du gaz présent dans le halo galactique. À l'heure actuelle, grâce au courant magellanique, elle attire des matériaux de deux galaxies satellitaires, les Petit et Grand nuages de Magellan.
La Voie lactée est la deuxième plus grande galaxie du Groupe Local, derrière la galaxie d ’Andromède. Le diamètre de son disque est le plus souvent estimé entre 100 000 et 120 000 années lumières (al). Après avoir étudié les données spectroscopiques de LAMOST (télescope optique chinois) et de SDSS (télescope optique américain), des scientifiques indiquent que son diamètre peut atteindre 200 000 al, même si le nombre d'étoiles au-delà de 120 000 al est très faible. L'épaisseur de la Galaxie est en moyenne de 1 000 al. L’Anneau de la Licorne, filament d'étoiles qui entoure la Voie lactée en ondulant au-dessus et au-dessous du plan galactique, pourrait appartenir à la Galaxie. Si c'est le cas, le diamètre de la Voie lactée serait plutôt de 150 000 à 180 000 al
Carte stellaire de l'environnement proche du Soleil (point bleu au centre), comprenant les 2 000 étoiles les plus brillantes, d'après les relevés du satellite Hipparcos. Le disque galactique est mis en évidence par la densité d'étoiles brillantes au centre de l'image.
L'anneau de la Licorne, également connu sous les noms de courant de la Licorne, surdensité de la Licorne et structure stellaire de l'anti-centre galactique, est un long et complexe filament d'étoiles qui entoure la Voie Lactée. Découvert en 2002, il fait environ 200 000 années lumières (al) de long et contient environ 100 millions de masses solaires. Il entoure le centre galactique à une distance d'environ 16,5 ± 1,5 kpc (∼53 800 al).
Plusieurs hypothèses tentent d'expliquer les origines de la structure. L'une d'elles affirme que l'anneau serait une composante d'un courant stellaire issu de la fusion d’une galaxie avec la Voie lactée. Une autre prétend que l'anneau n'en est pas un, mais plutôt une composante de la forme ondulée du disque galactique.
La Voie Lactée comprend au moins 100 milliards de planètes et de 200 à 400 milliards d'étoiles (la galaxie d’Andromède comprend environ 1 000 milliards d'étoiles). Les quantités exactes dépendent du nombre d'étoiles de masses très faibles, qui sont difficiles à détecter — particulièrement à des distances supérieures à 300 al du Soleil. L'observation de microlentilles gravitationnelles et de transits astronomiques laisse penser qu'il y aurait au moins autant de planètes liées à des étoiles qu'il y a d'étoiles dans la Voie lactée; l'observation de microlentilles amène à conclure qu'il y a plus d’objets libres de masse planétaire qui ne font pas partie de systèmes planétaires qu'il n'y a d'étoiles. Selon une étude publiée en janvier 2013, qui se base sur des observations du télescope spatial Kepler, il y aurait au minimum une planète par étoile dans la Galaxie, ce qui permet de prédire de 100 à 400 milliards de planètes pour l'ensemble de la Voie lactée. Le nombre de nébuleuses planétaires s'élève à environ 3 000.
Une autre analyse des données de Kepler, aussi publiée en janvier 2013, mentionne un minimum de 17 milliards d’exoplanètes de la taille de la Terre. En novembre 2013, des astronomes annoncent que, selon les données recueillies par Kepler, la Voie lactée pourrait contenir plus de 40 milliards de planètes de la taille de la Terre qui orbiteraient dans la zone habitable de systèmes planétaires. 11 milliards de ces planètes seraient en orbite autour d'un jumeau du Soleil.
La Voie lactée comprend une barre centrale entourée d'un disque composé de gaz, de poussières et d'étoiles. Ces trois types d'objets astronomiques forment des structures en forme de bras, chacun ressemblant grossièrement à une spirale logarithmique. La distribution de la masse est de type Sbc selon la séquence de Hubble et typique des galaxies spirales avec des bras courbes relativement lâches.
Selon la classification de Vaucouleurs, il s'agit donc d'une galaxie SB(rs)bc II
Séquence de Hubble
Classification de Vaucouleurs
Voie lactée
La distance séparant le Soleil du centre galactique se situe dans une fourchette allant de 26 000 à 28 000 al.
Le bulbe galactique, assimilé à une sphère d'environ 10 000 al centrée sur le centre galactique, comprend une concentration particulièrement élevée de vieilles étoiles.
Le centre galactique comprend une radio source intense appelée Sagittarius A*, découverte en 1974, dont le diamètre est de 45 millions de kilomètres. En octobre 2018, l’ESO annonce que la radiosource comprend un trou noir supermassif. Il pèserait entre 4,1 et 4,5 millions de fois la masse solaire.
En 2010, le Fermi Gamma-ray Space Telescope a permis de découvrir deux gigantesques bulles, sièges de puissantes émissions électromagnétiques, au nord et au sud du cœur galactique. Le diamètre de chaque « bulle de Fermi » est d'environ 25 000 al ; dans le ciel de l'hémisphère sud de la Terre, elles couvrent plus de la moitié du ciel visible.
Bras spiraux
Comme dans la plupart des galaxies spirales, chaque bras de la Voie Lactée suit grossièrement une loi logarithmique. L'angle d'inclinaison, relativement au disque galactique, se situe dans une fourchette allant de 7 à 25°. Il y aurait quatre bras spiraux dont l'origine se trouve à proximité du centre galactique.
Bras spiraux observés (lignes pleines) et extrapolés (lignes en pointillés). Des segments partent du Soleil (au centre en haut) en direction de constellations dont le nom est abrégé par trois lettres.
Le Système solaire complète une orbite autour de la Voie lactée en 240 millions d'années environ, au cours d'une année galactique. Le Soleil aurait donc accompli de 18 à 20 orbites galactiques depuis sa naissance. La vitesse orbitale du Système solaire autour du centre galactique est d'environ 220 km/s. Le Soleil se déplace dans l’héliosphère à 84 000 km/h. À cette vitesse, il parcourt une année-lumière en 1 400 ans, soit une unité astronomique en huit jours. Le Système solaire se dirige vers la constellation du Scorpion, qui se trouve sur l’écliptique.
Les étoiles et le gaz de la Voie lactée effectuent une rotation différentielle autour du centre galactique, ce qui signifie que la période de rotation varie selon la position. Comme dans les autres galaxies spirales, la vitesse orbitale de la plupart des étoiles de la Voie lactée ne dépend pas fortement de la distance au centre. À une distance éloignée du bulbe galactique et du bord extérieur, la vitesse orbitale des étoiles se situe entre 210 et 240 km/s.
Environnement
La Voie lactée et la galaxie d’Andromède appartiennent à un ensemble de cinquante galaxies rapprochées qui forment le Groupe Local, lui-même partie du superamas de la Vierge. Ce dernier appartient à une structure plus grande, le superamas de Laniakea.
Deux petites galaxies et un certain nombre de galaxies naines du Groupe local orbitent autour de la Voie lactée. Le diamètre de la plus grande, le Grand Nuage de Magellan, est de 14 000 années-lumière. Son proche compagnon est le Petit Nuage de Magellan, une galaxie irrégulière. Un pont de matière composé essentiellement de gaz d'hydrogène atomique neutre (non ionisé), le courant magellanique, s'étend sur environ 140 degrés de la sphère céleste et relie la Voie lactée aux deux nuages de Magellan. Les forces de marée s'exerçant entre ces trois galaxies seraient la cause première de l'existence du pont. Des galaxies naines orbitent autour de la Voie lactée, dont le Grand Chien, la galaxie naine du Sagittaire, la Petite Ourse, la galaxie naine du Sculpteur, la galaxie naine du Sextant, la galaxie naine du Fourneau et Lion I. Le diamètre des plus petites galaxies naines de la Voie lactée, la galaxie naine de la Carène, la galaxie naine du Dragon et Lion II, atteignent 500 al. D'autres galaxies naines sont peut-être dynamiquement rattachées à la Galaxie, hypothèse soutenue par l'observation en 2015 de neuf satellites inconnus de la Voie lactée. Elle a aussi absorbé des galaxies naines, telle Omega Centauri
Schéma de galaxies du Groupe Local ; la Voie lactée (en rouge) se trouve au centre.
Position du Groupe local (en rouge) dans le superamas de la Vierge
Voyage dans notre galaxie, la Voie Lactée
Les Mystères du Cosmos - La voie Lactée
LA VOIE LACTÉE
“La voie lactée est la demeure; Les nébuleuses sont la ville.“
Victor Hugo