Voie lactée : l’archéologie galactique progresse en attendant Gaia

Et si les orbites et la composition chimique précise des étoiles de la Voie lactée gardaient en mémoire l’histoire de notre galaxie ? Ce devrait être le cas et la mission Gaia, lancée en 2013, devrait apporter son lot de révélations. En attendant, des astrophysiciens ont isolé une population de vieilles étoiles dans le bulbe central qui pourrait bien en dire long sur son histoire primitive.

Lancé le 19 décembre 2013, le satellite Gaia, de l’Agence spatiale européenne (ESA), a déjà effectué une première campagne complète d’observation. Le premier bilan de ses mesures, et donc des découvertes qui vont avec, est attendu à la fin de l’été 2016. Elles sont d’une précision inégalée et concernent les positions, distances, mouvements et propriétés physiques de plus d’un milliard d’étoiles de la Voie lactée. En combinant ces données astrométriques, photométriques et spectroscopiques, Gaia permettra une étude détaillée de notre galaxie pour en savoir plus sur sa structure en trois dimensions, sa cinématique, son origine et son évolution.

En clair, l’un des objectifs scientifiques de Gaia est de nous permettre de faire de l’archéologie galactique. Tout comme les strates de la Terre gardent en mémoire l’histoire de son activité tectonique ou de son évolution chimique, des populations d’étoiles avec des compositions spécifiques doivent garder la mémoire de l’évolution de la Voie lactée, de ses collisions avec d’autres galaxies – parfois accompagnées de fusions – et des flambées de nouvelles étoiles.

Une publication d’une équipe internationale d’astronomes, sur arXiv, donne un avant-goût de ce que nous révélera Gaia. Les chercheurs ont utilisé le spectrographe AAOmega équipant le Télescope anglo-australien (AAT pour Anglo-Australian Telescope) situé à l’observatoire de Siding Spring, en Australie, pour étudier de plus près les étoiles du centre la Voie lactée.

Bulbe galactique Voie Lactée

Une vue du bulbe galactique au centre de la Voie lactée. Il contient parmi les plus vieilles étoiles de la Galaxie, âgées de plus de 10 milliards d’années.

Au centre de notre galaxie (une spirale barrée), réside un bulbe. De forme ellipsoïdale, il aurait entre 7.000 et 15.000 années-lumière de diamètre et contiendrait environ 5 % de la matière visible contre 90 % dans le disque et 5 % dans le halo. Il existe toute une théorie pour expliquer la formation de la barre et des bras spiraux dans le gaz autogravitant d’étoiles du disque dans la Voie lactée.

Le bulbe contient principalement des vieilles étoiles, qui appartiennent à la population « deux », c’est-à-dire qu’elles sont un peu enrichies en noyaux lourds, ceux formés par la première génération d’étoiles nées dans le cosmos observable. En outre, les orbites sont dispersées autour du centre de la Galaxie et ne sont pas aussi régulières que celles dans son disque. Toutes ces caractéristiques laissent penser depuis un certain temps que la formation du bulbe est très ancienne et que sa structure garde la mémoire des fusions chaotiques de galaxies ayant fait croître la Voie lactée.

En scrutant donc plus attentivement ce bulbe, les chercheurs ont mis en évidence une population bien particulière d’étoiles pauvres en éléments lourds, vieilles d’au moins 10 milliards d’années et rassemblées au cœur du bulbe dans une région dont la taille est d’environ 2.000 années-lumière. Il s’agit d’étoiles variables bien connues, les RR Lyrae, utilisées comme chandelles standard pour mesurer les distances dans la Voie lactée. Moins massives que les céphéides (qui permettent de déterminer de grandes distances, celles de galaxies proches de la nôtre), les RR Lyrae sont donc plus nombreuses mais moins lumineuses.

Les vitesses de plusieurs centaines de ces astres ont donc été mesurées. Cependant, alors que les directions des parcours des orbites sont très similaires pour la majorité des étoiles dans la barre et le bulbe de notre galaxie, ce n’est pas le cas pour ces RR Lyrae. Selon les astronomes, cela indiquerait qu’elles datent vraiment de l’époque où la Voie lactée était en train de se former. Mieux, elles garderaient la mémoire de ce qui s’est passé avant la naissance de la barre de la Galaxie.

L’étude encore plus complète de cette population d’étoiles, notamment en augmentant la taille de l’échantillon et en déterminant les compositions chimiques précises, devrait donc permettre de tirer profit de cette fenêtre ouverte sur le passé lointain de la Voie lactée pour mieux comprendre la formation et l’évolution des galaxies.

Source : Futura-Sciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « Promenade spatiale au fil des ondes » et « Questions d’espace« , ainsi que la page Astronomie/Physique.

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