VOIE LACTÉE: ORIGINE, CARACTÉRISTIQUES, PIÈCES, COMPOSANTS - ARTE - 2025

La Voie lactée est la galaxie spirale barrée à laquelle appartient notre système solaire. Il est composé d'environ 300 milliards d'étoiles dans les systèmes stellaires, ainsi que de planètes, de gaz et de poussière cosmique.

De la Terre, nous pouvons en voir une fraction, comme une bande de lumière blanchâtre qui traverse le ciel, très visible pendant l'été de l'hémisphère nord, dans les constellations du Scorpion et du Sagittaire.

Figure 1. Vue de la Voie lactée depuis la Terre. Source: Pixabay.

Pour les Grecs de l'Antiquité, l'aspect laiteux de cette bande lumineuse était le lait répandu du sein d'Héra, épouse du dieu Zeus de la lumière, du ciel et de la foudre. C'est pourquoi ils l'appelaient la «voie lactée» ou route du lait.

D'autres cultures anciennes associaient également la Voie lactée à une route. Dans la péninsule ibérique, il est connu sous le nom d'El Camino de Santiago et pour les Scandinaves, il a conduit au Valhalla ou à la demeure des dieux.

Démocrite, l'extraordinaire ancien penseur grec, avait déjà suggéré que la Voie lactée contenait des milliers d'étoiles en son sein. Lorsque Galilée a pointé son télescope vers lui, il s'est rendu compte qu'il était en effet plein d'étoiles.

Avec le temps, les astronomes qui l'ont suivi ont réalisé que le système solaire faisait également partie de cette bande qui enveloppe le ciel nocturne.

Les astronomes anglais William Herschel (1738-1822), découvreur d'Uranus, avec sa sœur Caroline Herschel (1750-1848), ont créé une sorte de carte tridimensionnelle de la répartition des étoiles dans la galaxie.

Ils ont conclu qu'ils étaient disposés sous la forme d'un disque irrégulier, avec le Soleil au centre, bien qu'ils n'aient pas pu déterminer leur taille réelle.

Ce n'est qu'au début du XXe siècle que les astronomes se sont rendu compte que le système solaire n'était qu'une infime partie d'un groupe beaucoup plus vaste: une galaxie. Et plus tard que l'univers en contenait des milliards.

Caractéristiques de la Voie lactée

La Voie lactée est une structure très étendue. Pour établir les distances à ce niveau, d'autres unités de mesure sont nécessaires. C'est pourquoi dans la littérature, ils sont utilisés:

- L'année lumière, qui est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant un an. La vitesse de la lumière est constante et dans le vide, elle est de 300 000 km / s. Rien dans l'univers ne bouge plus vite.

- Le parsec, abrégé pc, équivaut à 3,2616 années-lumière, tandis qu'un kiloparsec équivaut à 1000 parsecs ou 3261,6 années-lumière.

La forme de la Voie lactée est celle d'une spirale barrée d'environ 60 000 pc de diamètre. Il est difficile de définir des limites précises, car les bords ne sont pas clairement définis, car la galaxie a un halo d'étoiles et de matière interstellaire.

Figure 2. Concept d'artiste de la Voie lactée à partir de modèles théoriques et de l'observation d'autres galaxies spirales. De la barre centrale poussent deux bras principaux qui se ramifient plus tard. Source: NASA.

Le centre galactique est situé vers la constellation du Sagittaire, comme l'a noté l'astronome Harlow Shapley au début du XXe siècle, le premier à estimer la taille du disque galactique.

Le système solaire, pour sa part, est dans l'un de ces bras spiraux: le bras d'Orion, aux abords de la galaxie. La poussière interstellaire nous empêche de voir le centre, cependant dans les fréquences radio et infrarouge, c'est possible.

Grâce à eux, on sait que les étoiles y tournent à grande vitesse autour d'un trou noir supermassif, soit environ 3,7 millions de masses solaires.

Quant à l'origine de la Voie lactée, les cosmologistes estiment qu'elle est presque aussi vieille que le Big Bang, l'explosion qui a donné naissance à l'univers tout entier.

Les premières étoiles à former des galaxies doivent s'être formées environ 100 millions d'années plus tard. C'est pourquoi les cosmologistes estiment son âge à 13,6 milliards d'années (le Big Bang s'est produit il y a 13,8 milliards d'années).

L'ère de la Voie lactée

Figure 3. La galaxie UGC 12158 à 118 Mpc de la Terre ressemble beaucoup à ce à quoi les scientifiques pensent que la Voie lactée ressemble. C'est dans la constellation de Pegasus. L'image a été prise par le télescope spatial Hubble. Source: NASA via Wikimedia Commons.

Pour établir l'âge de la Voie lactée, les astronomes recherchent les étoiles les plus anciennes.

L'âge des étoiles est connu grâce à leur lumière, qui renseigne sur leur température et les éléments qui la composent.

Les étoiles ont un réacteur nucléaire à l'intérieur, qui a besoin d'un approvisionnement en matériel pour fonctionner. Ce matériau est initialement de l'hydrogène, l'élément le plus léger de tous, qui fusionne en hélium. Une étoile avec beaucoup d'hydrogène est jeune et une étoile pauvre en cet élément est vieille.

En analysant la lumière d'une étoile avec des techniques spectroscopiques, il est possible de connaître la quantité d'hydrogène qu'elle contient, car chaque élément absorbe certaines longueurs d'onde de lumière et en émet d'autres.

Les longueurs d'onde absorbées se reflètent dans le spectre sous forme de lignes sombres avec une disposition caractéristique. Cela indique l'abondance de l'élément en question, et de cette manière, il est possible de savoir si une étoile a beaucoup d'hydrogène et d'estimer grossièrement son âge.

Par conséquent, l'âge de la Voie lactée est celui de ses étoiles les plus anciennes plus l'âge de leurs prédécesseurs, le cas échéant. Et s'il y en avait, ils ne devaient contenir que de l'hydrogène, de l'hélium et du lithium, les éléments les plus légers.

On sait que les étoiles les plus anciennes de la Voie lactée ont au moins 13,5 milliards d'années, mais à l'intérieur, elles contiennent des éléments lourds qui n'ont pas pu fusionner d'eux-mêmes.

Cela signifie qu'ils ont dû les acquérir auprès des étoiles prédécesseurs, les étoiles de la première génération, dont la vie était très courte en raison de leur grande masse et explosait en supernovae.

En ajoutant ces âges, les cosmologistes estiment qu'il y a 13,6 milliards d'années la Voie lactée s'est formée.

Parties de la voie lactée

La spirale de la Voie lactée comporte trois régions bien définies, qui tournent à des vitesses différentes (plus la rotation est proche du centre, plus la rotation est rapide):

- Le disque, une région abondante en gaz et poussières qui mesure environ 40 000 pc de longueur et 2 000 pc d'épaisseur: on y trouve la plupart des étoiles de la galaxie, presque toutes des étoiles bleues très chaudes et récemment formées.

- L'ampoule est un épaississement sphérique autour du centre, au-dessus et en dessous du disque, d'un rayon de 6000 pc. Cette région, contrairement au disque, est pauvre en poussières et en gaz, avec une population stellaire ancienne.

- Le halo, une énorme sphère pâle qui entoure la galaxie et dont le centre coïncide avec celui du disque. Les étoiles ici sont regroupées en amas globulaires et, comme l'ampoule, il y a peu de matière interstellaire ici, de sorte que la population d'étoiles est également largement ancienne.

Figure 4. Parties de la Voie lactée Le Soleil, situé dans l'un de ses bras, effectue divers mouvements, en plus de se déplacer autour du centre galactique. PNG / PSG sont les directions des pôles nord et sud galactiques. Source: Wikimedia Commons.

Structure en spirale

La Voie lactée a la forme d'une spirale barrée. Les astronomes ne savent toujours pas pourquoi la matière de la galaxie est organisée de cette manière. Toutes les galaxies spirales n'ont pas de barres, et beaucoup ne sont même pas des spirales, mais plutôt elliptiques.

Figure 5. La structure en spirale de la Voie lactée vue directement d'en haut. Le Soleil est le point jaune sur le bras d'Orion (Ori). Les noms des bras correspondent aux constellations et sont abrégés. Source: Wikimedia Commons. Utilisateur: Rursus / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Une théorie est que les variations de densité de la matière peuvent se propager dans l'espace, tout comme les ondulations dans un étang le font lorsqu'une pierre est lancée. C'est la théorie dite des ondes de densité, mais ce n'est pas la seule qui a été proposée pour expliquer la présence des bras spiraux.

Composants

Galaxies satellites

Il existe plusieurs galaxies plus petites qui accompagnent la Voie lactée, dont les plus connues sont les nuages ​​de Magellan.

Figure 6. Le grand nuage de Magellan. Source: Wikimedia Commons.

Récemment, la galaxie naine Sagittaire a été découverte et une autre, sur laquelle les scientifiques ne parviennent toujours pas à s'entendre sur le fait qu'il s'agit d'une galaxie satellite à part entière ou d'une partie de la Voie lactée: la galaxie naine Canis Major.

Il peut même y avoir d'autres galaxies satellites de la Voie lactée qui ne peuvent pas être vues de notre emplacement, sur l'un des bras en spirale. La puissante gravité de la Voie lactée les attire et sûrement dans des millions d'années, ils en feront partie.

Trou noir central

Grâce aux télescopes infrarouges, les astronomes ont pu suivre le mouvement des étoiles à proximité du centre de la galaxie.

Il existe une source de rayons X intense connue sous le nom de Sgr A (Saggitarius A), qui est considérée comme le trou noir supermassif que toutes les galaxies, y compris la nôtre, ont au centre.

Le trou noir du Saggitarius A est estimé à environ 4 millions de masses solaires. Une lueur en émane, un produit de matière interstellaire qui se déverse continuellement en elle. Parfois, une lueur violente indique qu'une étoile est entrée dans son intérieur.

Étoiles

La splendeur de la Voie lactée est due aux étoiles qui la peuplent: entre 200 et 400 millions. Notre Soleil est une étoile moyenne de mi-vie, située dans le bras d'Orion, à 7900 pc du centre galactique animé.

Il existe de nombreux types d'étoiles, classées en fonction de leur masse et de leur température. Ils sont également classés en fonction de leur teneur en éléments légers, hydrogène et hélium ou éléments plus lourds, que les astronomes appellent génériquement métaux.

Ces dernières sont des étoiles plus jeunes, appelées population I, tandis que les premières sont plus âgées et appelées population II.

Dans les galaxies comme la Voie lactée, il y a des étoiles des deux populations. Dans les bras spiraux et dans le disque galactique prédominent ceux de la population II, tandis que dans le halo et le bulbe ceux de la population I.

Planètes

Jusqu'à récemment, le seul système stellaire avec des planètes connues était le système solaire. Il y a deux sortes de planètes; rocheux comme la Terre et géants comme Jupiter.

À partir des années 90 du 20e siècle, des planètes ont été découvertes dans d'autres systèmes stellaires: planètes extrasolaires ou exoplanètes.

Jusqu'à présent, il y en a plus de 3000 découverts et leur nombre ne s'arrête pas. La grande majorité sont des planètes de type jovien, c'est-à-dire des géantes gazeuses, mais certaines rocheuses comme la Terre ont été trouvées.

Matière interstellaire

L'espace entre les étoiles est rempli de gaz interstellaire et de poussière. Lorsque la Voie lactée est observée depuis la Terre, des lignes et des zones plus sombres sont visibles, où le gaz et la poussière abondent. Il est constitué principalement d'éléments légers: l'hydrogène et l'hélium, avec des traces d'éléments plus lourds.

La matière interstellaire a un rôle fondamental dans la galaxie et dans l'univers, car c'est la matière première des étoiles et des systèmes planétaires.

Références

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2. Kutner, M. 2003. Astronomie: une perspective physique. La presse de l'Universite de Cambridge.
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