La Voie Lactée est une expression connue de toutes et tous, mais il y a parfois quelques confusions. Parle-t-on d’étoiles, de galaxies, d’une partie de galaxie ? Toutes les explications ici.
La Voie Lactée, une petite définition
Maintenant, passons au monde réel : comment définir la Voie lactée ? En résumé, il s’agit tout simplement du nom donné à notre galaxie. Elle rassemble entre 200 et 400 milliards d’étoiles, dont une particulièrement appréciée de notre point de vue : le Soleil. D’ailleurs, toutes les étoiles visibles lorsque vous regardez le ciel appartiennent à la Voie lactée.
Elle dispose aussi, en son centre, d’un trou noir nommé Sagittarius A*. On y trouve aussi une diversité d’étoiles, certaines très âgées comme HE 1523-0901, née il y a 13,2 milliards d’années, soit peu de temps après le Big Bang.
En forme de spirale aplatie, elle possède davantage d’étoiles dans son disque central. C’est pourquoi il est parfois possible de distinguer une bande blanchâtre dans le ciel lorsque les conditions d’observation sont favorables. Celle-ci est en fait la combinaison d’une multitude d’étoiles impossibles à distinguer individuellement.
Quelle est la taille de la Voie lactée ?
Difficile de répondre précisément puisqu’une galaxie n’a pas forcément de contours très définis. Globalement, on estime que son diamètre atteint 200 000 années-lumière en prenant en compte le disque galactique et les bras spiraux. Mais au-delà de 120 000 années-lumière, il ne reste que très peu d’étoiles. Cette zone moins dense est appelée le halo galactique
Extrêmement plate, elle ne ferait que 1 000 années-lumière d’épaisseur.
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Qu’est-ce qu’une année-lumière ?Combien pèse la Voie lactée ?
Pour la masse, les calculs suscitent d’importants débats. Il faut prendre en compte les quelques centaines de milliards d’étoiles, les planètes qui orbitent autour d’elles, les nuages de gaz, ce qui compose la matière lumineuse, mais également la matière noire. Le tout réuni forme la masse galactique. Le satellite Gaia a mesuré les mouvements dans le ciel et les dynamiques à l’œuvre pour arriver à une conclusion en 2023 : la Voie lactée pèse 200 milliards de masses solaires, à 10 % près.
Cela peut paraître beaucoup, mais c’est cinq fois moins que les précédentes estimations. De plus, un fait étonnant : la matière invisible représenterait 40 % de la masse totale, ce qui est bien inférieur aux données venues de galaxies spirales voisines, où l’on se situe plutôt autour de 90 %, voire 95 % de matière noire. De quoi interroger.
Où se situe-t-elle ?
Dézoomons un peu (voire beaucoup) pour comprendre où se situe notre galaxie dans l’Univers observable. Nous sommes dans le superamas de Laniakea, d’une taille de 520 millions d’années-lumière, qui représente à peu près 4 % de l’Univers observable. Dans cet ensemble, il y a un plus petit superamas, celui de la Vierge, un vaste disque aplati avec un halo autour. Et dans ce superamas se trouve le Groupe local.
On se rapproche : le Groupe local est un ensemble d’une cinquantaine de galaxies. On y trouve la Voie lactée ainsi que la galaxie d’Andromède, cette dernière étant le seul objet plus gros dans cet ensemble. La population locale est aussi formée par les nuages de Magellan, la galaxie du Grand Chien, celle du Sagittaire et quelques autres plus ou moins visibles.
D’où vient le nom «Voie Lactée» ?
Dans la mythologie grecque, Héra, en voulant retirer le petit Héraclès qui lui tète le sein, projette son lait maternel dans les airs. Par un processus scientifiquement peu solide, mais compatible avec la mythologie, ce qui aurait donné naissance à la Voie lactée. Puisque sa vision nocturne semble blanchâtre, elle a été rapprochée du lait.
De nombreux philosophes et scientifiques de l’Antiquité ont étudié la Voie Lactée comme Ératosthène au IIIe siècle avant notre ère, puis Ptolémée au environ 500 ans plus tard.
Comment s’est formée la Voie lactée ?
La Voie lactée est en constante évolution, et c’est le satellite Gaia qui a été le principal « témoin » de ces changements grâce à ses observations qui mesurent les déplacements des étoiles. Ce qui en ressort, c’est essentiellement que nous sommes dans une période de calme, mais que les débuts de la formation de la Voie lactée ont été très chaotiques.
Tout a commencé il y a 13 milliards d’années, lorsque l’Univers était très dense et que les étoiles naissaient en abondance. Deux ensembles se sont alors formés par accrétion galactique, un très gros qui deviendra notre Voie lactée et un autre plus petit nommé Gaia-Encelade.
Ils ont fusionné voilà 10 milliards d’années, ce qui provoque un certain chaos et une période particulièrement faste pour les étoiles qui se multiplient.
Depuis, l’ambiance est plus calme, mais une autre fusion devrait avoir lieu bientôt : une collision est attendue avec le Grand Nuage de Magellan d’ici un milliard d’années, et avec la galaxie d’Andromède trois milliards d’années plus tard. L’évolution galactique poursuit son chemin.
De quoi est faite la Voie Lactée ?
On l’a dit, la Voie Lactée est essentiellement composée d’étoile et de gaz, mais elle est surtout structurée en plusieurs éléments distincts.
Le disque galactique
La partie principale de toute galaxie à disque, là où la matière est la plus abondante et où on trouve les étoiles les plus jeunes. Il contient environ 90% de la matière visible dans notre galaxie.
Les bras spiraux
C’est une partie du disque galactique typique des galaxies spirales. ce sont des régions de formation d’étoiles qui partent du centre de la galaxie et qui s’étendent vers l’extérieur. Leur forme est dû à la formation d’étoiles. La Voie Lactée possède quatre bras majeurs, celui de Persée, d’Écu-Croix, de Sagittaire-Carène et de la Règle. On trouve aussi des bras mineurs, plus petits, dont celui d’Orion où se trouve le Soleil (et donc, la Terre).
Le bulbe central
Aussi appelé bulbe galactique, c’est la zone du disque qui entoure le noyau galactique. c’est ici que nous retrouvons de vieilles étoiles formées dans les périphéries de la galaxie, et qui migrent progressivement vers le centre. Il y a peu de gaz et d’autres matières, et donc peu d’étoiles jeunes qui n’ont pas le matériel nécessaire pour se former.
D’une taille environ 1000 fois supérieure à celle du trou noir central, il contient, dans notre galaxie, 5% de la matière visible.
Le centre galactique et le trou noir Sagittarius A*
C’est autour de lui que tourne tout le disque de la Voie Lactée. Le centre galactique se trouve en direction de la constellation du Sagittaire, mais reste quasiment invisible en raison de la poussière, ce qui force à l’observer en infrarouge.
C’est là que se trouve le trou noir Sagittarius A* immortalisé en 2022 par le programme Event Horizon Telescope. Situé à 27 000 années-lumière de la Terre, il a la masse d’environ 4 millions de Soleil. Soit environ 600 fois mois que l’autre trou noir déjà photographié : M87*
Le halo galactique
Au-delà de la partie principale composée du disque galactique, se trouve le halo. Il s’agit grossièrement d’une sphère diffuse composé d’un halo stellaire, où se trouve des amas globulaires et des étoiles naines, en majorité plutôt anciennes.
On y trouve aussi la couronne galactique composée de gaz, ainsi qu’un halo de matière noire qui influe par la force gravitationnelle sur la rotation de la galaxie.
La matière noire et la matière lumineuse
Si tout ce que nous voyons correspond à la matière lumineuse, la matière noire représente pourtant 90% de la masse totale de notre galaxie. Sa présence n’est pas directement détectée mais elle joue un rôle-clé pour maintenir la galaxie sous sa forme actuelle.
La théorie dominante évoque un vaste halo de matière noire qui engloberait la Voie Lactée mais qui ne peut pas être observé directement.
Le gaz et les poussières interstellaires
Entre les étoiles se trouve le milieu interstellaire. Et c’est là que le gaz et les poussières errent dans l’espace. Il s’agit essentiellement d’hélium et d’hydrogène, ainsi que de rares métaux. La masse totale est composée à 99% de gaz et de 1% de poussière. Lorsque ces éléments s’accrètent sous l’attraction de la gravité, ils peuvent former de nouvelles étoiles.
On les retrouve aussi sous forme de nuages, ce qui crée une nébuleuse, un ensemble disparate de matières interstellaires.
Où est le système solaire dans la Voie Lactée ?
Le Soleil, la Terre, et toutes les autres planètes du Système Solaire sont situées dans un des bras mineurs de la Voie Lactée, le bras d’Orion. Entre le bras Sagittaire-Carène et le bras de Persée. Au sein de ce bras, le Système Solaire se situe du côté du bord intérieur, dans une zone riche en rayons X nommée la Bulle locale.
Nous nous trouvons alors à 26 000 années-lumière du centre galactique. A noter que la majorité des étoiles et autres objets que vous pouvez observer à l’œil nu appartiennent à ce bras. C’est le cas notamment de la fameuse nébuleuse d’Orion, mais aussi des étoiles comme Sirius ou Alpha Centauri.
Quand et comment observer la Voie Lactée ?
Comme pour toute observation astronomique, le mieux est de trouver un endroit avec peu de pollution lumineuse, un horizon dégagé, et dans l’idéal, durant une nuit sans lune.
Il est impossible de voir la totalité de la Voie Lactée depuis l’hémisphère nord, car l’horizon sud en «coupe» un bout. En revanche, on peut voir une partie un peu plus vaste depuis l’hémisphère sud.
Les nuits de juillet et août sont alors les meilleures pour distinguer un maximum de détails, notamment le bulbe galactique qui peut être visible en partie côté sud. Mais à partir d’avril et jusqu’à septembre, des observations sont également possibles. Pour trouver le bulbe, il faut chercher du côté des constellations du Scorpion et du Sagittaire, et surtout attendre parfois tard dans la nuit que la Voie Lactée soit assez haut dans le ciel.
Est-elle unique dans l’Univers ?
A priori, notre galaxie serait extrêmement commune. Elle appartient à la catégorie des galaxies spirales barrées, caractérisée par une grande barre centrale d’où partent des bras. D’autres spirales sont plus complexes avec les bras qui partent directement du noyau.
D’autres galaxies sont plus désordonnées, comme les elliptiques qui ont une forme sphérique ou ovale sans réelle structure. Il existe aussi les galaxies lenticulaires, plus rares, avec un noyau et un disque, mais pas de bras. Sans oublier le Grand Nuage de Magellan, qui ressemble à une galaxie spirale qui n’aurait pas fini sa formation et qui reste irrégulière, certainement le souvenir d’une ancienne collision avec une autre.
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