La Voie Lactée est une galaxie spirale mesurant environ 100 000 années-lumière de large. Notre Soleil est l’une des 100 milliards d’étoiles, au moins, qui s’y trouvent, disposées en quatre bras principaux tournant autour d’un trou noir colossal situé au centre de la galaxie. Ce trou noir est estimé à quatre millions de fois la masse de notre Soleil et se trouve à environ 28 000 années-lumière, soit un tiers de la distance à ce trou noir central. Heureusement, cette distance garde la Terre à l’abri de toute menace immédiate. On pense que la plupart des étoiles de notre galaxie possèdent des systèmes planétaires, et des milliers de ces systèmes ont déjà été découverts, avec de nombreuses autres découvertes à venir. De nombreux systèmes planétaires nouvellement découverts sont très différents du nôtre.
Comme d’autres galaxies, la Voie Lactée est un ensemble isolé d’étoiles et d’autres matériaux liés par leur gravité commune. En plus des étoiles, il y a des milliards de planètes, certaines faisant partie de systèmes solaires, tandis que d’autres dérivent librement. Entre les étoiles, il y a d’innombrables nébuleuses composées de poussière et de gaz, principalement d’hydrogène et d’hélium. Depuis la Terre, la galaxie apparaît comme une bande de lumière diffuse et incurvée à travers le ciel nocturne. Le terme « Voie Lactée » vient des Romains qui l’imaginaient comme une traînée de lait renversé. Les astronomes et les philosophes ont débattu de la nature de la Voie Lactée jusqu’à ce que Galilée soit le premier à l’observer au télescope et découvre que sa lumière provenait de nombres incalculables d’étoiles lointaines, trop faibles pour être vues individuellement, mais dont la lumière combinée forme la bande familière.
Jusqu’au début du 20e siècle, les astronomes supposaient que la Voie Lactée contenait toutes les étoiles de l’univers, soit en s’étendant pour remplir l’ensemble du cosmos, soit étant de taille limitée et entourée de vides infinis. Cependant, au début des années 1920, l’astronome Edwin Hubble a fait des observations détaillées de la nébuleuse d’Andromède et a révélé qu’il s’agissait d’une galaxie distincte, située à des millions d’années-lumière de nous.
Quelle est la Taille de la Galaxie ?
La Voie Lactée est composée de trois parties principales : le noyau, le disque et le halo.
En commençant par le noyau, il n’est pas sphérique mais allongé en forme de barre, mesurant entre 5 000 et 20 000 années-lumière de long. Environ un quart des étoiles de la Voie Lactée se trouvent dans le noyau, où un trou noir supermassif avec une masse 4,1 millions de fois celle du Soleil est situé. Le disque a un rayon de 75 000 à 100 000 années-lumière, mais n’est épais que de 1 000 années-lumière. À l’intérieur du disque se trouvent plusieurs bras spiraux principaux où la densité des étoiles et du gaz est plus élevée que la moyenne, ce qui rend ces bras plus visibles dans les observations. Notre système solaire est situé dans le disque, à environ 28 000 années-lumière du centre galactique, près du bord intérieur du bras d’Orion.
Au-delà du disque se trouve le « halo » de la Voie Lactée, une région sphérique ayant un rayon d’environ 100 000 années-lumière, contenant des étoiles anciennes et des amas globulaires, tous en orbite autour du centre de la galaxie dans des directions aléatoires. La matière noire s’étend encore plus loin, jusqu’à 400 000 années-lumière du centre, selon une étude publiée en 2019 dans l’Astrophysical Journal.
Il est observé que la Voie Lactée orbite le long de son orbite galactique à une vitesse moyenne d’environ 828 000 kilomètres par heure, et notre système solaire met environ 230 millions d’années pour compléter une orbite complète autour du centre galactique.
Où se Trouve la Voie Lactée ?
La Voie Lactée a deux grandes galaxies satellites : les Nuages de Magellan grand et petit. Elle fait partie d’un groupe de galaxies connu sous le nom de Groupe Local, qui s’étend sur environ 10 millions d’années-lumière et comprend plus de 30 galaxies liées entre elles par la gravité. En plus de notre galaxie, la plus grande galaxie de ce groupe est Andromède, notre voisine la plus proche, située à 2,5 millions d’années-lumière. Elle semble être sur une trajectoire de collision avec la Voie Lactée dans environ quatre milliards d’années, avec 80 galaxies plus petites.
La Structure de la Voie Lactée
Il est difficile d’estimer la taille réelle de la Voie Lactée car nous y vivons, et les nuages de gaz et de poussière obscurcissent nos observations. Les astronomes estiment que la masse totale de la galaxie est d’environ un trillion de fois celle du Soleil. Selon la NASA, la plupart de cette masse est sous forme de matière noire, les étoiles représentant environ 1 % de la masse de la galaxie et le gaz interstellaire seulement 0,1 %. Les observations des autres galaxies montrent que les étoiles dans les régions extérieures orbitent autour des centres galactiques à la même vitesse que les étoiles plus proches, ce qui défie les lois de la gravité de Newton. Par conséquent, les astronomes ont déduit que quelque chose d’autre que les étoiles et les nuages de gaz et de poussière fournit la gravité supplémentaire, ce qui est supposé être la matière noire, une substance mystérieuse détectable uniquement par ses effets gravitationnels.
Le Groupe Local est l’un des nombreux groupes de galaxies qui s’éloignent les uns des autres, avec de plus en plus d’espace apparaissant entre eux. Cette observation a conduit au développement de la théorie du Big Bang sur l’origine de l’univers. Les scientifiques s’attendent à ce que la gravité agisse comme un frein à l’expansion, la ralentissant éventuellement ou même la renversant. Cependant, dans les années 1990, il a été découvert que l’expansion s’accélère en fait, entraînée par une force appelée énergie noire, dont la nature reste inconnue. Une possibilité est qu’il s’agisse de l’énergie inhérente au vide spatial lui-même.
Étant donné que la matière et l’énergie sont équivalentes (comme l’exprime l’équation célèbre d’Einstein, E = mc²), les scientifiques ont conclu que l’énergie noire représente environ 68 % de tout dans l’univers, la matière noire comptant pour 27 % supplémentaires, laissant seulement 5 % pour les protons, neutrons, électrons et photons—essentiellement tout ce que nous pouvons observer et comprendre directement. Les scientifiques estiment qu’il y a au moins 100 milliards de galaxies dans l’univers observable, chacune remplie d’un nombre extrêmement élevé d’étoiles.
L’Exploration de la Galaxie
Les scientifiques utilisent actuellement de puissants télescopes sur Terre et dans l’espace pour étudier les étoiles et les galaxies lointaines. Le célèbre télescope spatial Hubble, qui a révélé l’univers en grand détail pour la première fois, sera bientôt remplacé par le télescope spatial James Webb, plus puissant. Pendant ce temps, la mission Kepler a exploré une partie de notre galaxie à la recherche d’autres planètes.
La NASA possède également cinq sondes spatiales robotiques ayant une vitesse suffisante pour échapper à notre système solaire et voyager dans l’espace interstellaire. Cependant, seule une sonde, Voyager 1, a franchi cette frontière, entrant dans l’espace interstellaire en 2012. Voyager 2 est probablement la suivante. Les deux sondes, lancées en 1977, restent en contact avec le Réseau Deep Space de la NASA. De plus, la sonde New Horizons a survolé Pluton en 2015 et explore actuellement la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune. Elle, ainsi que les sondes Pioneer 10 et Pioneer 11, quitteront finalement notre système solaire.
Avant 1983, les seules planètes confirmées étaient celles de notre système solaire, bien que les scientifiques aient cru que de nombreuses autres orbitaient autour d’étoiles éloignées dans la Voie Lactée. En 1983, une équipe a découvert un disque supposé composé de matériaux primitifs pour la formation des planètes, fournissant la première preuve d’une exoplanète. La première exoplanète a été découverte neuf ans plus tard, en 1992, et le nombre de planètes connues en dehors de notre système solaire a rapidement augmenté depuis lors.
