gov-civil-vilareal.ptQuelle est la taille de la Voie lactée ?
>Nous vivons à l'intérieur de la galaxie de la Voie lactée, et c'est un problème.
Pour les scientifiques, c'est-à-dire qui veulent comprendre la taille de notre galaxie. C'est difficile de répondre ! Parce que nous sommes à l'intérieur, par exemple, une grande partie est masquée par des nuages de poussière opaques. De plus, il peut être difficile d'avoir une idée de l'étendue et de la forme d'un objet dans lequel vous vous trouvez. Si vous êtes dans une pièce à l'intérieur d'une maison, comment pouvez-vous déterminer la taille de la maison ?
Heureusement, la nature fournit des indices. Nous voyons une bande de lumière floue à travers le ciel, et appelle ça la Voie Lactée — c'est en fait la lumière combinée de milliards d'étoiles lointaines. C'est une ligne épaisse, et cela nous dit qu'une grande partie de la galaxie est plate : nous sommes à l'intérieur d'un épais disque d'étoiles, donc nous le voyons projeté comme un flux de lumière à travers le ciel.
Nous pouvons également voir un renflement d'étoiles au milieu, ce qui est réel. Les bras en spirale dans le disque sont plus difficiles à détecter, mais les observations radio les montrent clairement et nous permettent de cartographier clairement la forme et la structure de la galaxie de l'autre côté. En regardant les étoiles qui changent de luminosité d'une manière prévisible, nous pouvons mesurer la forme et l'étendue du disque, découvrir qu'il est déformé (comme le bord d'un feutre) et qu'il mesure 120 000 années-lumière de diamètre, soit 120 quadrillions de kilomètres !
La déformation de la Voie lactée est évidente lorsque les emplacements des étoiles céphéides sont cartographiés par rapport à une carte de la galaxie vue de côté. L'évasement (épaississement du disque avec l'éloignement du centre) est également évident. Crédit: J. Skowron / OGLE / Observatoire astronomique, Université de Varsovie
Nous savons également que les galaxies comme la nôtre sont entourées d'un immense halo d'étoiles ainsi que de matière noire. Ce dernier est composé de on-sait-quoi , probablement une forme exotique de particules subatomiques, qui exerce une influence sur la galaxie via la gravité. En masse, il dépasse de loin ce que nous appelons la matière «normale» (bien que, si vous y réfléchissez, s'il y a plus de matière noire, cela devrait être ce que nous appelons normal), probablement d'un facteur cinq ou plus.
Mais quelle est la taille de ce halo ? C'est de loin la plus grande structure de notre galaxie et définit sans doute la taille réelle de la Voie lactée, mais elle est extrêmement faible ou invisible à nos yeux, il est donc difficile d'obtenir sa taille.
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La structure de la Voie lactée : Un disque aplati avec des bras en spirale (vu de face, à gauche et de côté, à droite), avec un renflement central, un halo et plus de 150 amas globulaires. L'emplacement du Soleil à mi-chemin environ est indiqué. Crédit: À gauche : NASA/JPL-Caltech ; à droite : ESA ; agencement : ESA/ATG medialab
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Une équipe d'astronomes s'est récemment attaquée à ce problème . Ils ont utilisé des modèles informatiques de la formation et de l'évolution des galaxies pour voir si le halo d'une galaxie comme la Voie lactée a un avantage naturel, quelque chose où vous pouvez planter un signe et dire 'Voici où la galaxie se termine'. Ce n'est pas si simple - les halos ont tendance à s'estomper progressivement au lieu de s'arrêter brutalement - mais en utilisant à la fois ces modèles et les observations de galaxies plus petites autour de nous, ils trouvent que le halo de la Voie lactée s'étend à 950 000 années-lumière du centre, ce qui signifie notre galaxie est deux fois plus large : 1,9 million d'années-lumière.
Une note de prudence, cependant; l'incertitude à ce sujet est d'environ ± 200 000 années-lumière. Ce n'est pas précis. Mais alors, comme je l'ai dit plus haut, ils ne mesurent pas vraiment un avantage.
La façon dont cela a été fait était également intéressante. Aux premiers jours de l'Univers, les galaxies se sont formées à partir de nuages de gaz et de matière noire. La plupart de ces choses étaient toutes éparpillées, mais il y avait des endroits locaux qui avaient une densité plus élevée, donc le matériel graviterait (littéralement) vers là. Une fois qu'un noyau de matériau s'est formé, des éléments provenant de plus loin tomberaient, puis des éléments plus éloignés que cela, et ainsi de suite. C'est un processus à l'envers.
Le halo se formerait à partir d'un matériau assez éloigné. Il tomberait vers la galaxie naissante, et une grande partie en repartirait. Cela forme deux sortes de bords au halo. L'un s'appelle le bord « splashback », où les choses tombent du halo puis ressortent ; où il a ralenti jusqu'à l'arrêt définit cette région. La matière s'accumule là-bas parce qu'elle se déplace lentement, et donc juste à l'extérieur de cela, vous obtenez une forte baisse de densité.
Une autre arête est plus proche du centre et s'appelle la « 2e caustique ». C'est là que la matière est tombée plusieurs fois autour de la galaxie et s'est un peu installée (ce que les astronomes appellent matériel 'virialisé' ). Les scientifiques de ce nouveau travail ont utilisé ce second pour déterminer la taille de la Voie lactée, car l'extérieur a tendance à se chevaucher avec les halos d'autres galaxies (comme Andromède, qui se trouve à 2,5 millions d'années-lumière) et aussi parce qu'ils ont découvert que cette distance fonctionne à la fois lors de la modélisation de la matière noire et des étoiles.
Ils ont également examiné le comportement des galaxies naines dans notre groupe local de galaxies et ont découvert que celles plus proches de la Voie lactée que cette deuxième caustique ont tendance à se déplacer dans l'espace à une vitesse différente de celles plus éloignées. Ils commentent que cela peut être une coïncidence, mais cela pourrait aussi être une relation physique qu'ils ont avec la Voie lactée gravitationnellement. Si c'est le cas, c'est plus une preuve que cela fait un bon choix pour la limite.
Alors voilà. Nous vivons sur une planète en orbite autour d'une étoile à environ 40% de la distance du centre au bord du disque dans une galaxie spirale avec un halo beaucoup plus grand qui s'étend sur près de deux millions d'années-lumière. Pas la plus grande galaxie que nous connaissions, mais pas une à éternuer non plus.
