gov-civil-vilareal.ptOù se trouve le Soleil dans la Voie Lactée ?
>Je reçois un e-mail. La plupart du temps, ce sont les gens qui posent une ou deux questions qui sont compatibles avec Google (indice), et parfois c'est une question à laquelle je dois creuser un peu pour y répondre. J'aime ceux-ci, parce que cela signifie que j'apprends une chose.
Dans ce cas, Bad Reader Joshua Brown, il s'agissait de l'emplacement du Soleil dans la galaxie. Non pas à quelle distance nous sommes du centre, que nous connaissons assez bien maintenant (environ 26 700 années-lumière), mais à quelle distance nous sommes du plan médian de la galaxie. Notre Voie lactée est un disque plat d'environ 100 000 années-lumière de diamètre, mais il fait également environ 2 000 années-lumière d'épaisseur. L'épaisseur réelle est difficile à définir, car les étoiles s'effacent un peu à mesure que vous montez (ou descendez) du disque, comme l'atmosphère terrestre s'amincit à mesure que vous augmentez l'altitude. De plus, son épaisseur dépend de ce que vous mesurez!
Une image infrarouge de tout le ciel de la galaxie remappée de sorte que le disque plat de la galaxie traverse le centre et que le centre soit le centre galactique. Nous sommes à l'intérieur de la galaxie, donc cette image est comme regarder en arrière vers le centre de la galaxie, avec le disque s'étendant derrière nous. Le nord galactique est en haut et le plan médian coupe exactement à mi-chemin du disque. Crédit: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF
Il y a en fait deux disques dans la galaxie : un disque épais et un disque mince , avec le disque mince en plein milieu du disque épais. Imaginez que la galaxie soit un gâteau à deux couches avec un glaçage entre les couches. Le glaçage est le disque mince et la génoise à gâteau est épaisse. Si les deux couches d'éponge ont exactement la même hauteur, alors le plan médian galactique trancherait horizontalement exactement à travers le centre de la couche de glaçage entre elles. Pour vous donner une idée de l'échelle, si le gâteau mesure 10 cm de haut (l'épaisseur de haut en bas du disque épais), alors à l'échelle avec la Voie lactée, le gâteau lui-même serait un cercle de 5 mètres de diamètre ! C'est un gâteau plat très large. La couche de glaçage au milieu représentant le disque mince aurait une épaisseur d'environ 4 cm, ce qui est une couche de glaçage épaisse !).
De plus, à cette échelle, le Soleil serait à 1,3 mètre du centre, à peu près à mi-chemin du centre vers le bord.
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Mais où est-il verticalement dans le gâteau ? Juste au centre de cette couche de glaçage, ou légèrement en haut ou en bas ?
La carte la plus récente de la Voie lactée est montrée dans la représentation d'un artiste. Le Soleil est directement sous le centre galactique, près de l'éperon d'Orion. Les bras Scutum-Centaurus balayent vers la droite et au-dessus, allant derrière le centre vers le côté éloigné. Le maser observé est presque directement en face du Soleil depuis le centre du bras S-C, à 65 000 années-lumière. Crédit: NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (SSC/Caltech)
Ce nombre a été difficile à déterminer. Mais en 2016, quelques astronomes ont cherché à déterminer l'orientation de la galaxie dans l'espace. Si c'est un disque plat, alors l'axe de ce disque pointe vers un certain endroit dans le ciel. Leur objectif était de trouver cet endroit , mais en tant que sous-produit, ils ont également obtenu une mesure du déplacement du Soleil à partir du plan médian. Leur résultat est que nous sommes à environ 55 années-lumière au nord de ce plan (où « nord » est vers nord galactique , qui est dans la constellation de Coma Berenices). Leur estimation a une grande incertitude, cependant, d'environ 16 années-lumière, mais même avec cela, nous sommes certainement au nord du plan médian.
Ils ont mesuré cela en mesurant réellement la direction du pôle nord galactique ! Ils ont utilisé un tas de 'traceurs' différents pour le disque, des objets ou des groupes d'objets qui tracent la forme du disque de la Voie lactée. Ils examinent ensuite la distribution de ces objets sur le disque, laissant cela définir le plan de la galaxie elle-même. Une fois qu'ils ont cela, ils peuvent ensuite appliquer une certaine géométrie pour trouver le pôle de cet avion (pensez-y comme la direction à laquelle fait face cet avion).
Ils le font de deux manières : l'une est « sans contrainte », où ils utilisent simplement ces traceurs pour obtenir la géométrie. L'autre voie est 'contrainte', où ils forcent le centre de la galaxie à être l'emplacement de notre trou noir supermassif central, Sgr A* . Ces deux méthodes donnent des réponses légèrement différentes, qu'elles attribuent au Soleil n'étant pas exactement au milieu du plan du disque. Quand ils en tiennent compte, ils obtiennent le nombre de 55 années-lumière.
Un schéma de la trajectoire du Soleil autour de la Voie lactée alors qu'il monte et descend du plan galactique de plusieurs dizaines d'années-lumière. L'échelle du mouvement vertical est grandement exagérée. Crédit: Chris Setter / Phil Plait
Cool. Par ailleurs, le Soleil orbite autour du centre de la galaxie (appelé le année galactique et parfois le année cosmique ) tous les deux cent millions d'années terrestres , mais pendant qu'il le fait, il monte et descend par rapport au disque ! Lorsqu'il est au-dessus du plan médian du disque, la gravité des milliards d'étoiles combinées le tire vers le bas, alors il retombe, traverse le plan médian, puis descend à quelques dizaines d'années-lumière sous le disque, qui le tire ensuite vers le haut, et le processus se répète. À l'heure actuelle nous sommes toujours en train de monter . Le cycle prend environ 60 millions d'années pour se terminer une fois.
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Alors, voilà ! Je savais que nous n'étions pas exactement dans le plan médian, mais je ne savais pas de combien nous étions loin, ni comment cela était mesuré. Maintenant oui. J'espère que maintenant vous aussi.
Mes remerciements à Josué Samuel Brown ( @josambro sur Twitter) pour avoir posé la question en premier lieu !
Correction (2 oct. 2019): Obtenir les épaisseurs des disques minces et épais est un peu délicat ; les chiffres que j'ai utilisés à l'origine étaient trop petits. Le cours en ligne d'astronomie de Swinburne les énumère comme ayant des hauteurs d'échelle de 400 et 1 000 années-lumière, respectivement, ce qui me semble à peu près correct. « Hauteurs d'échelle » sont une boîte entière de vers à ouvrir ici, mais si vous avez quelque chose qui devient plus mince ou moins dense avec la hauteur (comme l'atmosphère terrestre), la hauteur de l'échelle correspond à l'endroit où sa densité diminue d'un facteur 1/e, où e est le base du logarithme népérien, environ 2,7. Alors oui c'est un peu compliqué. Donc le gâteau est une analogie, mais c'est solide, donc ça ne marche pas très bien quand on creuse dans les détails (ce qui est vrai pour toutes les analogies). Le point : Le disque épais est plus épais que le disque mince, et le gâteau est vraiment large par rapport aux deux !
