LA VOIE LACTEE - NOTRE GALAXIE

23.09.2007

Si vous vous sentez un peu à l’étroit dans notre bas monde, si vous avez envie de vous évader, de rêver, si un petit moment de vertige vous attire, choisissez une nuit bien noire, sans Lune (regardez le calendrier ou écoutez les Rendez-vous d’Uranie pour connaître le moment) et loin des lumières des villes. Equipez-vous d’une simple paire de jumelles et d’une couverture pour vous étendre le dos au sol, et regardez la Voie lactée à travers vos jumelles. Là, la traînée blanchâtre qui barrait le ciel devient une quantité infinie d’étoiles ; une quantité telle que dans le seul champ de vision de vos jumelles vous n’arrivez pas à les compter. Mieux : vous n’arriverez même pas à distinguer un morceau de ciel noir entre les petits points lumineux que vous aurez identifié comme étant des étoiles.

A ce moment-là, vous imaginerez que tous ces points sont des Soleil, et qu’au delà, invisibles, d’autres Soleil, plus lointains encore, sont là, sous vos yeux !

Vous vous trouvez ainsi à peu près dans la situation de Galilée en 1609 qui, braquant pour la première fois sa petite lunette vers cette région du ciel, découvre que la Voie lactée n’est pas une traînée diffuse dans le ciel comme on le croyait alors, mais bien une concentration d’étoiles distinctes, dont le nombre dépasse celui de toutes les étoiles des autres régions du ciel réunies.

Si de réaliser cela vous donne le vertige, il en a été de même pour les astronomes du XVIIème siècle qui vont trouver un intérêt nouveau à étudier ce grand nuage de nos nuits. A cette époque-là, on commence à beaucoup voyager sur toutes les mers du globes. Les anglais, en particulier, se mettent à observer le ciel à partir de différents points de la planète, et ils constatent que la Voie lactée entoure la Terre.

L’un d’eux, l’astronome Thomas Wright, s’appuie sur cette observation pour imaginer que les étoiles, dont le Soleil fait partie, occupent un volume aplati. L’univers pourrait alors être un système de forme écrasée.

Un siècle plus tard, le philosophe allemand Emmanuel Kant affine cette idée en parlant de la forme d’un disque : lorsqu’on regarde vers l’intérieur ou vers l’extérieur de ce disque, on voit beaucoup d’étoiles, alors qu’en regardant à la perpendiculaire de l’axe du disque, les étoiles se font beaucoup plus rares, et au-delà, il n’y a rien !

Vers 1780, l’astronome allemand William Herschel, découvreur d’Uranus, se penche sur la question avec une démarche très rationnelle et entièrement nouvelle qui consiste à compter les étoiles en découpant le ciel en carrés. Il trouve des régions plus peuplées dans un plan, ce qui confirme l’image de disque suggérée par Wright et énoncée par Kant. Par ailleurs, ses comptages lui permettent de trouver une certaine symétrie dans la répartition des étoiles. Il en conclue donc que le Soleil est au centre de l’Univers ! 130 ans après Copernic, nous sommes à nouveau placé au centre de l’univers !

Au début du XXème siècle, le néerlandais Jacobus Kapteyn approfondie les études de son illustre prédécesseur et arrive à la même conclusion. Il estime même la taille de la Voie lactée, autrement dit, de notre monde, à 32 000 années-lumière de diamètre.

Aujourd’hui, on sait que loin d’être au centre de notre Galaxie, le Soleil est une petite étoile perdue en périphérie de notre disque d’étoiles. Herschel et Kapteyn observaient le ciel visible, donc la lumière que les distances et le milieu interstellaire voulaient bien laisser passer. Dans ces conditions, nos deux astronomes ne pouvaient trouver qu’une distribution homogène aux étoiles, et ce, quelque soit la position du Soleil, car ils n’observaient qu’au voisinage de notre étoile.

Avec l’évolution des moyens d’observation, et notamment avec l’arrivée de l’observation radio du ciel, notre vision de l’univers lointain, donc la forme de notre galaxie va être précisée ; c’est une histoire très récente !

De « monde », d’ »univers », nous sommes arrivés à parler de galaxie … C’est en effet le terme qui définit un ensemble d’étoiles liées entre elles par la gravité. La galaxie dont le Soleil fait partie est la Voie lactée. A part quelques rares objets, toutes les étoiles visibles dans vos jumelles, cette nuit où vous vous serez allongés sur le dos pour prendre la mesure du ciel, toutes les étoiles font partie de la Voie lactée, de notre Galaxie.

Il faut noter l’étymologie de l’expression et du mot : le « gala » grec a le même sens que le « lacta » latin ! C’est à dire qui a un rapport avec le lait.

A quoi ressemble notre Galaxie ?

Le mérite de la découverte des premiers éléments de réponse revient à Edwin Hubble. L’astronome américain est le premier, à partir de 1924, à « regarder » à l’extérieur de notre galaxie en le sachant, et à pouvoir donner une image de l’extérieur de notre ensemble d’étoiles. Ce n’est qu’à partir de ce moment-là que la Nébuleuse d’Andromède va être reconnue comme une galaxie, donc un grand ensemble d’étoiles liées, indépendant de notre Voie lactée. Les bornes de notre Voie lactée étant posées, on va désormais pouvoir dessiner la répartition de ces quelques cent milliards d’étoiles qui composent notre voisinage !

Notre Voie lactée ressemble à une soucoupe volante : un disque plat renflé d’un bulbe en son centre ! Vu « par-dessus », les étoiles sont organisées en spirale, forme donnée par un mouvement rotatif dont le bulbe est l’axe. Cette spirale est composée de bras courbes qui sont des concentrations d’étoiles. On en distingue quatre principaux, qui portent les noms des constellations vers lesquels ils semblent se situer pour un observateur terrien :

Le bras du Sagittaire

Le bras du Centaure

Le bras de Persée

Le bras d’Orion, dans lequel se trouve le Soleil.

Sorti de cette description, il faut imaginer d’autres filaments asymétriques, greffés sur ces bras.

Jusqu’à une époque récente, vers la fin des années 90, on dimensionnait volontiers notre galaxie aux alentours de 100 000 Al, or les dernières estimations poussent à 160 000 Al le diamètre de notre Voie Lactée. En effet, il faut intégrer dans ce système lié par la gravité des gaz, discrets, qui avaient jusqu’alors échappés aux observations.

Les bras spiraux concentrent les étoiles, mais c’est dans les espaces « vides » en apparence que se trouve la plus grande masse de gaz. Ce qui confirme que les étoiles, pour se créer, « font le ménage » de la matière environnante dont elles se constituent.

Ces bras, les étoiles donc, tournent autour du bulbe ou noyau. Le Soleil met 230 millions d’années pour effectuer un tour complet.

Plus les étoiles sont proches du centre, plus elles tournent vite. Ce phénomène correspond bien aux lois de gravitations et de mouvements que nous connaissons, c’est d’ailleurs ce qui explique cette forme incurvée des bras.

Le problème vient de l’observation des extrémités de ces bras dont le mouvement continue d’obéir à ces lois alors que la gravité semble devenue trop faible. Les choses se passent comme si les extrémités de ces bras étaient prises et entraînées par une matière invisible.

C’est là qu’on retrouve une énigme de notre cosmologie actuelle : celle de la matière inconnue, la matière noire …

Lorsque vous regarderez la Voie lactée, allongé sur le dos, par une nuit bien noire et sans Lune, repensez à toute cette matière que vous ne voyez pas !