La Voie lactée photographiée depuis le sol terrestre. © Serge Brunier

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Une carte 3D de la Voie lactée révèle qu’elle n'est pas plate

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La position de plusieurs milliers d'étoiles variables, des céphéides, montre que le plan de notre Galaxie est torsadé.

De là où nous sommes, à l'intérieur d'une cité d'étoiles d'au moins 100.000 années-lumière de diamètre -- le Soleil est à 26.000 années-lumière du trou noir supermassif caché au cœur de la Voie lactée --, il est impossible de voir directement la véritable forme de notre Galaxie. Depuis la Terre, nous voyons surtout son épaisseur sous la forme d'un fleuve de lait argenté qui traverse le ciel nocturne appelé Voie lactée.

On se représente souvent notre galaxie spirale barrée comme un disque relativement plat avec un renflement double au centre (le bulbe galactique) mais de nouveaux relevés d'une population d'étoiles particulière, les céphéides, montrent que la Voie lactée est voilée ; du moins, leur distribution soutient-elle une fois de plus cette hypothèse.

Animation 3D montrant la distribution spatiale des Céphéides étudiées par les astronomes. © Jan Skowron, Ogle, Astronomical Observatory, Univ. Warsaw

2.431 céphéides observées en 6 ans

L'équipe de l'université de Varsovie a pour cela mesuré durant six ans les distances et la luminosité de 2.431 céphéides avec l'Optical Gravitational Lensing Experiment de l'observatoire de Las Campanas au Chili. Ces étoiles variables jusqu'à 100.000 fois plus brillantes que le Soleil plaisent beaucoup aux astronomes qui les ont surnommées « chandelles standards ». En effet, grâce à ces supergéantes qui pulsent régulièrement, il leur fut possible d'estimer leurs distances. Il y a un siècle, cette découverte fut une révolution. Et aujourd'hui encore, les céphéides (du nom de l'étoile Delta Cephei dans Céphée, la première du genre qui a été observée) sont très utiles, comme dans la cartographie du cosmos.

Et leur distribution jusqu'aux marges de la Voie lactée révèle que, vue de profil, notre Galaxie aurait bien une forme en S et que les bras spiraux seraient plus épais qu'on ne le pensait (jusqu'à 3.000 années-lumière). En outre, toutes ces jeunes étoiles observées ont les positions conformes à ce que prédit « un simple modèle de formation d'étoiles dans un bras spiral ».

Pour en savoir plus

La Voie lactée ne serait pas plate mais déformée

Article de Xavier Demeersman publié le 8 février 2019

Il semblerait que notre galaxie ne soit pas plate comme une crêpe mais plutôt un peu tordue sur les bords.

Difficile pour les astronomes de savoir à quoi ressemble vraiment notre galaxie, la Voie lactée, car nous sommes à l'intérieur de cette immense galette d'étoiles d'environ 100.000 années-lumière de diamètre. En regardant les autres galaxies spirales comme notre grande voisine Andromède, les chercheurs inclinent à penser que la Voie lactée est elle aussi un vaste disque d'étoiles, de gaz et de matière noire assez plat et gonflé au centre (tout indique que le bulbe central aurait deux bosses).

Eh bien, peut-être pas. En effet, une équipe de l'Institut Kavli pour l'astronomie et l'astrophysique à l'université de Pékin et de l'Académie chinoise des sciences avance dans leur article paru dans Nature que les bords externes du disque galactique ne sont pas plans mais déformés de sorte que, vu de l'extérieur (et de très loin), l'ensemble arborerait une forme voilée en S, ou en d'autres termes aurait une forme en « spirale tordue progressive » (en anglais, progressively twisted spiral pattern).

En vidéo : distribution des 1.339 céphéides classiques dans la Voie lactée. Le point orange au centre représente la position du Système solaire. © Chen Xiaodian, Institut Kavli d'astronomie et d'astrophysique

Cartographier la galaxie

Pour parvenir à ce résultat, Xiaodian Chen et son équipe se sont appuyés sur 1.339 céphéides classiques cataloguées par le satellite Gaia, à la fois vigie et cartographe. Les pulsations régulières de ces étoiles variables, qui sont 4 à 20 fois plus massives que notre Soleil et jusqu'à 100.000 fois plus lumineuses, permettent en effet aux astronomes de déterminer leurs distances avec une certaine fiabilité. Ainsi, l'équipe a-t-elle pu construire une carte en trois dimensions du disque galactique à partir de la position de ces étoiles témoins et vérifier si leur distribution s'accorde ou non avec le disque de gaz et de poussière qui parcourt la Voie lactée.

« Un peu à notre surprise, nous avons constaté qu'en 3D les céphéides et le disque de gaz de la Voie lactée se suivaient de près, résume Richard de Grijs qui a consigné ces recherches. Cela offre de nouvelles perspectives sur la formation de notre galaxie », continue-t-il.

Pour l'instant, seule une douzaine de cas de galaxies avec ce motif en spirale déformée sont connues des astronomes. Tout porte à croire que la Voie lactée appartient aussi à cette famille. Mais au fait, pourquoi cette déformation ? Pour l'équipe, cela viendrait de l'énorme influence gravitationnelle des milliards d'étoiles (poussière, gaz, matière noire inclus) massées dans le disque interne.

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