Une nouvelle carte de la Voie lactée confirme sa forme incurvée

Selon une nouvelle carte en 3 dimensions de la Voie lactée, plutôt que d'être plate comme un disque, celle-ci serait en fait courbée à chaque extrémité. Vus de côté, les bras en spirales qui entourent le cœur bombé de notre galaxie ressemblerait plutôt à un disque à plat plié en S (~) ou à un œuf poché dépassant légèrement d'un écumoire.

« La torsion de notre galaxie est si prononcée… que si nous étions en mesure de la voir de côté, sa forme nous sauterait aux yeux, » illustre Dorota Skowron de l'université de Varsovie, directrice de l'équipe à l'origine du rapport paru hier dans la revue Science. (À lire : 10 choses que vous ignorez (probablement) sur la Voie lactée.)

Établie à l'aide d'étoiles aux pulsations régulières, cette nouvelle carte est à ce jour l'une des représentations les plus détaillées de notre galaxie et elle corrobore de précédents travaux qui suggéraient eux-aussi une courbure de la Voie lactée. Au cours de leurs recherches Skowron et ses collègues ont également découvert des preuves de récentes flambées de formation d'étoile dans notre voisinage galactique.

« Nous pouvons le voir de nos propres yeux et à l'intérieur de notre propre galaxie : la formation des étoiles n'est pas un processus constant, elle se fait plutôt par sursauts, » explique-t-elle.

FLEXION GALACTIQUE

D'un diamètre de 120 000 années-lumière, la Voie lactée est une galaxie spirale. Elle se compose de quatre larges bras enroulés autour de son centre et notre soleil se situe dans un bras mineur à une distance de 26 000 années-lumière du centre.

Le disque d'étoiles et de gaz de notre galaxie est plutôt fin et plat en son centre. Cependant, à une distance du centre équivalente à celle de notre soleil, la galaxie commence à s'incurver, vers le haut d'un côté et vers le bas de l'autre.

Aux extrémités, la situation est un peu chaotique : le disque vacille, sa largeur varie entre 500 et plus de 3 000 années-lumière ; et la déformation est encore plus importante avec des étoiles évoluant parfois jusqu'à 5 000 années-lumière au-dessus ou au-dessous du plan galactique.

« Nous pensons que cette distorsion pourrait avoir été causée par les interactions avec des galaxies satellites, » indique Skowron, en rappelant que la Voie lactée est aujourd'hui entourée d'un essaim de galaxies naines. « Les autres explications seraient les interactions avec du gaz ou de la matière noire intergalactique, » ajoute-t-elle, la matière noire étant la substance invisible qui compose 85 % de la matière dans l'univers.

Il n'est pas du tout inhabituel de voir une galaxie spirale incurvée ; les astronomes ont déjà observé de nombreuses galaxies voilées parmi les galaxies spirales dont nous pouvons voir la tranche, et l'amas stellaire voisin, une gigantesque galaxie spirale appelée Andromède, présente la même particularité. En revanche, étant donné que nous sommes coincés à l'intérieur de la Voie lactée, il est beaucoup plus difficile de se rendre compte de la structure à grande échelle de notre propre galaxie.

UNE IDÉE BRILLANTE

Skowron et ses collègues ont pu établir cette carte de la Voie lactée en trois dimensions en observant 2 431 étoiles variables Céphéides bien connues.

D'une luminosité parfois cent fois supérieure à celle de notre Soleil, les Céphéides s'illuminent et s'obscurcissent en suivant une période étroitement liée à leur luminosité intrinsèque. En surveillant ces pulsations, les astronomes peuvent déduire la luminosité réelle de ces étoiles et ensuite utiliser cette luminosité intrinsèque pour calculer avec précision des distances. Cette relation a été mise en évidence par l'astronome Henrietta Swann Leavitt en 1912 à Harvard.

Pendant des années, Skowron et son équipe ont observé ces étoiles jeunes et massives briller à intervalle régulier et sont même allés jusqu'à suivre celles qui évoluent aux confins de notre galaxie. Pour cela, ils ont pu compter sur l'instrument OGLE, installé sur un télescope au Chili, ainsi que sur plusieurs autres télescopes. C'est au moment de compiler ces distances précises pour créer la carte en 3D de notre galaxie que Skowron et ses collègues se sont aperçus de sa forme étrange.

« Les structures sont correctement cartographiées, avec des distances précises, » témoigne Anne Robin de l'Observatoire des sciences de l'univers de Besançon, qui a elle même réalisé des cartes similaires à l'aide d'informations sur la distribution et les mouvements du gaz à travers le disque galactique.

« Leurs résultats sont clairement compatibles avec la carte créée à partir du gaz, » assure-t-elle.

FLAMBÉES STELLAIRES

Skowron et ses collègues ont également identifié des groupes de Céphéides venant à peine de naître, toutes proportions cosmiques gardées. L'équipe a ainsi découvert trois ensembles discrets d'étoiles âgés de 20 à 260 millions d'années et étroitement distribués le long de plusieurs bras en spiral de la Voie lactée.

À titre de comparaison, les plus anciennes étoiles de la Voie lactée ont un âge compris entre 10 et 13 milliards d'années.

Nous ne savons pas réellement ce qui a pu déclencher de tels sursauts dans la formation d'étoile au sein d'une galaxie dont la production d'étoiles se limite aujourd'hui à une poignée chaque année. Robin fait tout de même remarquer que des régions mobiles à la densité plus élevée peuvent comprimer le gaz et la poussière dans des nuages interstellaires et ainsi déclencher la formation d'étoiles. De son côté, Skowron suggère que ces naissances pourraient être le fruit d'une interaction récente avec une galaxie naine de passage.

« Il ne faut pas oublier que les Céphéides [en tant que groupe] sont relativement jeunes, » conclut Skowron. « Cela signifie que nous pouvons utiliser les Céphéides uniquement pour étudier l'histoire relativement récente de notre galaxie… il y a donc encore beaucoup à découvrir sur l'histoire des débuts de la Voie lactée. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.