Notre galaxie est beaucoup plus grande qu’il n’y paraît. De nouveaux travaux révèlent que la Voie lactée s’étend sur près de 2 millions d’années-lumière, soit plus de 15 fois plus large que son disque spiralé lumineux. Ce chiffre pourrait permettre de mieux estimer la masse de la galaxie et le nombre d’autres galaxies qui gravitent autour d’elle.
Les astronomes savent depuis longtemps que la partie la plus brillante de la Voie lactée, le disque d’étoiles en forme de crêpe qui abrite le soleil, mesure quelque 120 000 années-lumière de diamètre (SN : 8/1/19). Au-delà de ce disque stellaire se trouve un disque de gaz. Un vaste halo de matière noire, vraisemblablement rempli de particules invisibles, englobe les deux disques et s’étend bien au-delà (SN : 10/25/16). Mais comme le halo sombre n’émet aucune lumière, son diamètre est difficile à mesurer.
Maintenant, Alis Deason, astrophysicienne à l’université de Durham en Angleterre, et ses collègues ont utilisé des galaxies proches pour localiser le bord de la Voie lactée. Le diamètre précis est de 1,9 million d’années-lumière, à 0,4 million d’années-lumière près, rapporte l’équipe le 21 février dans un article publié sur arXiv.org.
Pour mettre cette taille en perspective, imaginez une carte dans laquelle la distance entre le soleil et la Terre ne serait que d’un pouce. Si le cœur de la Voie lactée se trouvait au centre de la Terre, le bord de la galaxie serait quatre fois plus éloigné que la lune ne l’est réellement.
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Pour trouver le bord de la Voie lactée, l’équipe de Deason a effectué des simulations informatiques de la façon dont les galaxies géantes comme la Voie lactée se forment. En particulier, les scientifiques ont recherché les cas où deux galaxies géantes se sont levées côte à côte, comme la Voie lactée et Andromède, notre voisine géante la plus proche, car la gravité de chaque galaxie tire sur l’autre (SN : 5/12/15). Les simulations ont montré que juste au-delà du bord du halo sombre d’une galaxie géante, les vitesses des petites galaxies proches chutent brusquement (SN : 3/11/15).
En utilisant les observations des télescopes existants, Deason et ses collègues ont trouvé un plongeon similaire dans les vitesses des petites galaxies près de la Voie lactée. Cela s’est produit à une distance d’environ 950 000 années-lumière du centre de la Voie lactée, marquant le bord de la galaxie, précisent les scientifiques. Le bord est 35 fois plus éloigné du centre galactique que le soleil.
Bien que la matière noire constitue la majeure partie de la masse de la Voie lactée, les simulations révèlent que des étoiles devraient également exister à ces distances éloignées. « Les deux ont un bord bien défini », explique Deason. « Le bord des étoiles est très net, presque comme si les étoiles s’arrêtaient simplement à un rayon particulier. »
À l’avenir, les astronomes pourront affiner l’emplacement du bord de la Voie lactée en découvrant d’autres petites galaxies à proximité. Les astronomes pourraient également rechercher des étoiles individuelles à la limite, explique Mike Boylan-Kolchin, astrophysicien à l’Université du Texas à Austin, qui n’a pas participé à l’étude. Les étoiles de ce type les plus éloignées seront très faibles, mais les observations futures devraient pouvoir les trouver.
La mesure devrait également aider les astronomes à taquiner d’autres propriétés galactiques. Par exemple, plus la Voie lactée est grande, plus elle est massive – et plus il devrait y avoir de galaxies tournant autour d’elle, explique Rosemary Wyse, astronome à l’université Johns Hopkins, qui n’a pas participé aux nouveaux travaux. Jusqu’à présent, il y a environ 60 satellites connus de la Voie lactée, mais les astronomes soupçonnent que beaucoup d’autres attendent d’être découverts.