25 : La galaxie de la Voie lactée
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Aujourd'hui, nous savons que notre Soleil n'est qu'une des milliards d'étoiles qui composent l'immense île cosmique que nous appelons la Voie lactée. Comment pouvons-nous « peser » un système d'étoiles aussi énorme et mesurer sa masse totale ?
L'une des caractéristiques les plus frappantes que l'on puisse voir dans un ciel vraiment sombre, sans aucune pollution lumineuse, est la bande de faible lumière blanche appelée Voie lactée, qui s'étend d'un horizon à l'autre. Le nom vient d'une ancienne légende grecque qui comparait sa faible touche de lumière blanche à un jet de lait renversé. Mais les contes populaires diffèrent d'une culture à l'autre : une tribu d'Afrique de l'Est considérait la bande brumeuse comme la fumée des anciens feux de camp, plusieurs histoires amérindiennes racontent un chemin parcouru dans le ciel par des animaux sacrés, et en Sibérie, l'arc diffus était connu comme la couture de la tente du ciel.
En 1610, Galilée a effectué le premier levé télescopique de la Voie lactée et a découvert qu'elle était composée d'une multitude d'étoiles individuelles. Aujourd'hui, nous savons que la Voie lactée représente notre vision intérieure de l'énorme moulinet cosmique que nous appelons la Voie lactée et qui est notre foyer. De plus, notre galaxie est désormais reconnue comme une galaxie parmi les milliards d'autres galaxies du cosmos.
- 25.1 : L'architecture de la galaxie
- La Voie lactée se compose d'un mince disque contenant de la poussière, du gaz et des étoiles jeunes et anciennes ; d'un halo sphérique contenant des populations d'étoiles très anciennes et d'amas d'étoiles globulaires ; d'un disque épais et plus diffus avec des étoiles dont les propriétés se situent entre celles du disque mince et celles du halo ; une galaxie en forme d'arachide un renflement nucléaire composé principalement d'étoiles anciennes autour du centre et un trou noir supermassif tout en son centre. Le Soleil est situé à peu près à mi-chemin de la Voie lactée.
- 25.2 : Structure en spirale
- La distribution gazeuse dans le disque de la Galaxie comporte deux bras spiraux principaux qui émergent des extrémités de la barre centrale, ainsi que plusieurs bras plus faibles et de courts éperons ; le Soleil est situé dans l'un de ces éperons. Les mesures montrent que la Galaxie ne tourne pas comme un corps solide, mais que ses étoiles et son gaz suivent une rotation différentielle, de sorte que la matière la plus proche du centre galactique complète son orbite plus rapidement.
- 25.3 : La masse de la galaxie
- Le Soleil tourne complètement autour du centre galactique en 225 millions d'années environ (une année galactique). La masse de la Galaxie peut être déterminée en mesurant les vitesses orbitales des étoiles et de la matière interstellaire. La masse totale de la Galaxie est d'environ 2 × 1012 Msun. 95 % de cette masse est constituée de matière noire qui n'émet aucun rayonnement électromagnétique et ne peut être détectée qu'en raison de la force gravitationnelle qu'elle exerce sur les étoiles visibles et la matière interstellaire.
- 25.4 : Le centre de la galaxie
- Un trou noir supermassif est situé au centre de la Galaxie. Les mesures de la vitesse des étoiles situées à quelques jours-lumière du centre montrent que la masse à l'intérieur de leurs orbites autour du centre est d'environ 4,6 millions de mSun. Les observations radio montrent que cette masse est concentrée dans un volume dont le diamètre est similaire à celui de l'orbite de Mercure. La densité de cette concentration de matière dépasse celle des amas d'étoiles les plus denses connus d'un facteur de près d'un million.
- 25.5 : Populations stellaires de la galaxie
- On peut diviser grossièrement les étoiles de la Galaxie en deux catégories. Les vieilles étoiles contenant peu d'éléments lourds sont appelées étoiles de la population II et se trouvent dans le halo et dans les amas globulaires. Les étoiles de la population I contiennent plus d'éléments lourds que les étoiles à amas globulaires et à halo, sont généralement plus jeunes et se trouvent dans le disque, et sont particulièrement concentrées dans les bras spiraux. Le Soleil fait partie de la population I.
- 25.6 : La formation de la galaxie
- La galaxie a commencé à se former il y a un peu plus de 13 milliards d'années. Les modèles suggèrent que les étoiles du halo et des amas globulaires se sont formées en premier, alors que la galaxie était sphérique. Le gaz, quelque peu enrichi en éléments lourds par la première génération d'étoiles, s'est ensuite effondré, passant d'une distribution sphérique à une distribution en forme de disque rotatif. Les étoiles se forment encore aujourd'hui à partir du gaz et de la poussière qui restent dans le disque. La formation des étoiles se produit le plus rapidement dans les bras spiraux.
Miniature : La Voie lactée s'élève au-dessus de la Square Tower, un bâtiment pueblo ancestral situé au monument national de Hovenweep, dans l'Utah. De nombreuses étoiles et de sombres nuages de poussière se combinent pour créer une vision céleste spectaculaire de notre galaxie d'origine. Le site a été désigné parc international de ciel étoilé par l'Association internationale du ciel étoilé.