La galaxie spirale barrée NGC 1672 capturée par le télescope Hubble. © Nasa
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Voie lactée : le « paradoxe de la barre galactique » enfin résolu ?

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La barre d'étoiles au centre de notre galaxie constitue un sujet de frustration pour certains astronomes. Longue et lente pour certains, elle apparaît courte et rapide pour d'autres. Une nouvelle étude propose de régler cette controverse en jetant la lumière sur un étonnant ballet cosmique.

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La démarche scientifique s'appuie sur des observations objectives et reproductibles. Mais que faire lorsque diverses observations du cœur de notre galaxie produisent des résultats contradictoires ? C'est le problème posé par le « paradoxe de la barre galactique », qui vexe depuis longtemps bien des astronomes. Une nouvelle étude, publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, propose de jeter la lumière sur ce phénomène particulier.

Une bande d'étoiles au cœur de la galaxie

Notre Voie lactée appartient à une classe de galaxies spirales dites « barrées ». Ces galaxies abritent en effet une bande d'étoile centrale semblant émerger de leur cœur, et dont le prolongement sur l'extérieur forme ses bras spiraux. Afin de comprendre comment ces objets cosmiques prennent naissance, les chercheurs ont besoin de connaître les dimensions de cette barre ainsi que sa vitesse de rotation. Malheureusement, dans le cas de notre Voie lactée, les choses se corsent un peu. Les mesures proposées par les astronomes ont en effet été largement contestées au cours des cinq dernières années. Tandis que les observations réalisées sur des étoiles situées dans la vicinité du Soleil suggèrent l'existence d'une barre courte et rapide, l'étude de notre centre galactique donne à voir une barre plus large et plus lente.

Simulation de la barre centrale de la Voie lactée se liant et se déliant aux bras spiraux au fil des dizaines de millions d'années. © T. Hilmi, University of Surrey

Un gigantesque ballet cosmique

Dans leur nouvelle étude, Tariq Hilmi, Ivan Minchev et leur équipe offrent une explication à ces observations contraires : la taille et la vitesse de rotation de la barre fluctueraient rapidement dans le temps. Ainsi, elle pourrait apparaître jusqu'à deux fois plus longue et 20 % plus rapide en fonction de la période. Cette pulsation cosmique résulterait de la rencontre de la barre avec les bras spiraux. Lorsque ceux-ci s'approchent, leur attraction mutuelle ralentit la progression de la barre tandis que la spirale accélère, jusqu'à ce que les deux soient connectées.

Réunis dans ce ballet cosmique, les bras et la barre tournent à l'unisson. Les pulsations de la barre provoquées par cet accouplement, ainsi que l'interférence constructive entre elle et la spirale, donnent ainsi l'impression qu'elle est plus longue. Lorsque les partenaires se séparent, la barre accélère à nouveau tandis que les bras ralentissent. « En raison de la présence de modes spiraux irréguliers, les deux moitiés de barres ne se connectent typiquement pas au même moment au bras spiral, et leurs longueurs individuelles peuvent connaître un écart significatif », écrivent les chercheurs dans leur étude. Ils ajoutent : « Si le côté de la barre galactique qui nous fait face s'est récemment connecté à un bras spiral, il pourrait alors apparaître plus long. » 

L'image de gauche illustre la vraie nature de la barre tandis que celle de droite la montre connectée aux bras spiraux, apparaissant ainsi plus longue et plus lente © T. Hilmi, University of Surrey

La fin de la controverse ?

« La controverse de la barre galactique peut ensuite être résolue simplement si nous nous trouvons à une période où la barre et la spirale sont connectées, donnant l'illusion d'une barre longue et lente, commente MinchevNéanmoins, le mouvement des étoiles près du Soleil demeure gouverné par la véritable nature de la barre, bien plus petite, de telle sorte que les observations semblent contradictoires ». De récentes mesures ont permis de confirmer que la barre et le bras spiral à l'intérieur de la Voie lactée sont actuellement connectés, ce qui surviendrait environ tous les 80 millions d'années d'après les simulations. De plus amples données collectées par la mission Gaia permettront de mettre ce modèle à l'épreuve et d'approfondir nos connaissances sur cet étonnant ballet cosmique.

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