la Voie lactée : suite 3

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La Voie lactée (suite 3)

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suite 3

Image simulée d’un trou noir stellaire qu'un observateur situé à une dizaine de kilomètres (9 fois le rayon du trou noir) verrait et dont l’image se dessine en direction du Grand Nuage de Magellan. L’image de celui-ci apparaît dédoublée en deux arcs de cercle (effet de lentille gravitationnelle fort).

La Voie lactée qui apparaît en haut de l’image est également fortement distordue, au point que certaines constellations sont méconnaissables. La Croix du Sud, par exemple, près de l’étoile orange lumineuse, Gacrux, en haut à gauche, dont la forme de croix a disparu.

Une étoile relativement peu lumineuse (HD 49359, magnitude apparente de 7,5) est située presque exactement derrière le trou noir. Elle apparaît ainsi sous la forme d’une image double, de luminosité apparente extraordinairement amplifiée, d’un facteur d’environ 4 500, atteignant une magnitude apparente de -1,7. Les images double de l'étoile et du Grand Nuage apparaissent sur un cercle, l'anneau d'Einstein, entourant le trou noir.

Centre galactique

La distance séparant le Soleil du centre galactique se situe dans une fourchette allant de 26 000 à 28 000 a.l. Elle est établie en ayant recours à des méthodes géométriques ou en s'appuyant sur la luminosité des chandelles standards, les résultats variant selon la méthode retenue. Le bulbe galactique, assimilé à une sphère d'environ 10 000 a.l. centrée sur le centre galactique, comprend une concentration particulièrement élevée de vieilles étoiles. Quelques scientifiques pensent que la Voie lactée ne possède pas de bulbe galactique, mais plutôt des pseudo-bulbes galactiques qui auraient été formées à la suite de fusions galactiques, ce qui expliquerait la présence de la barre centrale.

Vue d'artiste de la structure en spirale de la Voie lactée qui montre la barre au centre et deux bras spiraux majeurs.

Image simulée d’un trou noir stellaire.

La Voie lactée qui apparaît en haut de l’image est fortement distordue,

au point que certaines constellations sont méconnaissables.

La Voie Lactée semble défiler au-dessus de nos têtes, ici près de la coupole des coronographes au Pic du Midi. Jupiter apparaît sous forme d'une étoile brillante, puis la Lune se lève et éclaire la scène.

Le centre galactique comprend une radiosource intense appelée Sagittarius A* (prononcé « Sagittaire A-étoile »), découverte en 1974 dont le diamètre est de 45 millions de kilomètres. L'évolution des objets célestes autour de Sagittarius A* laisse penser qu'il abrite un objet massif et compact. Plusieurs études ont démontré que les galaxies dites normales sont centrées sur un trou noir supermassif. La présence de ce type de trou noir est la meilleure hypothèse (en 2003) pour expliquer cette concentration de masse. Il pèserait entre 4,1 et 4,5 millions de fois la masse solaire. En janvier 2015, la NASA rapporte avoir observé un jet de rayons X 400 fois plus brillant que la normale (un record) dont la source est Sagittaire A*. Ce jet aurait pu être causé par la désintégration d'un astéroïde tombant dans un trou noir ou par le confinement des lignes magnétiques des gaz circulant dans Sagittaire A*151.

La nature de la barre de la Galaxie est sujette à débat, l'estimation de sa demi-longueur allant de 3 000 à 16 000 a.l., alors que son inclinaison, relativement à la ligne de vue reliant la Terre au centre galactique, va de 10 à 50°. Des scientifiques avancent que la Galaxie comprend deux barres, l'une nichée dans l'autre. Cependant, les étoiles variables de type RR Lyrae ne forment pas avec certitude une barre galactique. La barre pourrait être entourée de ce qui est appelé l'« anneau de 5 kpc » (16 000 a.l.) qui contient une grande partie de l'hydrogène moléculaire présent dans la Voie lactée ; elle est aussi le siège de la majorité des phénomènes menant à la naissance des étoiles. Si la Voie lactée était observée de la galaxie d'Andromède, la barre en serait la région la plus lumineuse. Les émissions de rayons X en provenance de son cœur sont alignées sur les étoiles qui entourent la barre centrale et la crête galactique.

Illustration des deux gigantesques bulles de Fermi (en rose) de la Voie lactée (segment horizontal), sièges de puissantes émissions de rayons X (bleu-violet).

En 2010, le Fermi Gamma-ray Space Telescope a permis de découvrir deux gigantesques bulles, sièges de puissantes émissions électromagnétiques, au nord et au sud du cœur galactique. Le diamètre de chaque « bulle de Fermi » est d'environ 25 000 a.l. ; dans le ciel de l'hémisphère sud de la Terre, elles couvrent plus de la moitié du ciel visible, s'étendant de la constellation de la Vierge jusqu'à celle de la Grue. Par la suite, les observations du radiotélescope de Parkes ont permis d'identifier des émissions polarisées typiques des bulles de Fermi. Ce phénomène serait la conséquence d'un courant magnétique sortant consécutif à la formation d'étoiles à l'intérieur d'une sphère de 640 a.l. entourant le centre de la Voie lactée.

Centre galactique

La distance séparant le Soleil du centre galactique se situe dans une fourchette allant de 26 000 à 28 000 a.l. Le bulbe galactique, assimilé à une sphère d'environ 10 000 a.l. centrée sur le centre galactique, comprend une concentration particulièrement élevée de vieilles étoiles.

En 2010, le Fermi Gamma-ray Space Telescope a permis de découvrir deux gigantesques bulles, sièges de puissantes émissions électromagnétiques, au nord et au sud du cœur galactique.

Illustration des deux gigantesques bulles de Fermi (en rose) de la Voie lactée (segment horizontal), sièges de puissantes émissions de rayons X (bleu-violet).

Bras spiraux

Dans les régions éloignées de l'influence gravitationnelle de la barre centrale, les astronomes organisent le plus souvent la structure stellaire et le milieu interstellaire du disque de la Voie lactée en quatre bras spiraux. Ces bras sont constitués d'un mélange de gaz et de poussières habituellement plus dense que la moyenne galactique ; ils comprennent aussi une plus grande concentration de pouponnières d'étoiles (des régions HII) et de nuages moléculaires.

La structure en spirale de la Voie lactée est hypothétique et aucun consensus ne s'est dégagé sur la nature des bras spiraux. C'est seulement près du Soleil (à l'échelle astronomique) qu'il est raisonnable de penser que le bras qui contient le Système solaire suit grossièrement une loi logarithmique parce que les bras galactiques peuvent, de façon imprévisible, se diviser, fusionner et se tordre ; de plus, ils présentent souvent des aspects irréguliers. Selon un scénario crédible, le Soleil se trouve à l'intérieur d'un éperon ou d'un bras local ; ce scénario se répète peut-être ailleurs dans la Galaxie.

Comme dans la plupart des galaxies spirales, chaque bras suit grossièrement une loi logarithmique. L'angle d'inclinaison, relativement au disque galactique, se situe dans une fourchette allant de 7 à 25°. Il y aurait quatre bras spiraux dont l'origine se trouve à proximité du centre galactique.

Bras spiraux