Principal AstronomieUne mesure plus récente et plus précise établit la masse de la voie lactée à 1,5 trillion de masses solaires

Une mesure plus récente et plus précise établit la masse de la voie lactée à 1,5 trillion de masses solaires

Astronomie : Une mesure plus récente et plus précise établit la masse de la voie lactée à 1,5 trillion de masses solaires

Les astronomes continuent à essayer de mesurer la masse de la Voie Lactée et continuent à proposer des nombres différents. Mais ce n'est pas qu'ils sont mauvais en maths. Mesurer la masse de quelque chose d'aussi énorme que la voie lactée est source de confusion. De plus, nous y sommes intégrés; il faut des manœuvres très astucieuses pour contraindre sa masse.

La masse de la Voie lactée est une question scientifique fondamentale à laquelle les astronomes tentent de répondre depuis des décennies. Le problème est que même les meilleures estimations des astronomes varient énormément. La difficulté ne provient pas de la mesure de la masse des étoiles elles-mêmes. Cela vient du défi de mesurer la matière noire.

Je ne sais pas ce qu'est la matière noire? Ok, Univers Today est là pour vous aider. (Si vous savez ce que c'est, alors vous pouvez sauter la section suivante.)

La partie obligatoire "Qu'est-ce que la matière noire?"

Tout d’abord, la matière noire est hypothétique. Nous ne savons pas vraiment ce que c'est. Mais nous savons que c'est là, ou plutôt nous savons qu'il y a quelque chose.

Les choses que nous pouvons voir et avec lesquelles nous pouvons interagir sont constituées de ce qu'on appelle la «matière baryonique». Il est composé d'atomes et de toutes les choses que nous connaissons bien: notre corps, les planètes, les étoiles, les lunettes de Kim Jong-un, etc. Mais la matière baryonique ne représente que 10 à 15% environ de la matière dans l'univers.

Les lunettes de Kim Jong-un sont constituées de matière baryonique. Il l'est aussi. Tu l'es aussi. Crédit image: By Korea.net (site officiel de la République de Corée) - https://www.flickr.com/photos/koreanet/41731170961, KOGL Type 1, https://commons.wikimedia.org/w/index .php? curid = 70893523

Nous pensons que la matière noire représente environ 85 à 90% de la matière dans l'univers. C'est différent de la matière ordinaire car elle n'interagit pas avec la lumière et nous ne pouvons pas la voir. C'est pourquoi on appelle ça la matière noire.

Mais nous savons que c'est là parce que les galaxies se comportent comme si leur masse était bien supérieure à celle que nous pouvons en voir. L'allusion que c'est là est dans la gravité. Les galaxies doivent avoir plus de masse, et donc plus de gravité, que nous ne pouvons en voir dans leur matière habituelle, sinon elles se sépareraient. Leur masse et leur gravité les tiennent ensemble.

La version courte est que les choses ne pourraient tout simplement pas être comme avant, à moins d’une masse beaucoup plus importante que celle que nous pouvons mesurer.

C'est vraiment difficile à mesurer


« Nous ne pouvons tout simplement pas détecter la matière noire directement.

Laura Watkins, Observatoire européen méridional

« Nous ne pouvons tout simplement pas détecter directement la matière noire », explique Laura Watkins (Observatoire européen du Sud, Allemagne), qui a dirigé l'équipe chargée de l'analyse. « C'est ce qui conduit à l'incertitude actuelle dans la masse de la Voie Lactée - vous ne pouvez pas mesurer avec précision ce que vous ne pouvez pas voir!

Alors, comment pouvons-nous mesurer quelque chose que nous ne pouvons pas voir? Les astronomes s’occupent eux-mêmes de mesurer l’effet de la matière noire, puis travaillent en arrière. Mais même avec tous les efforts déployés, les estimations varient énormément, pouvant aller jusqu'à 500 milliards de fois la masse de notre Soleil, jusqu'à 3 000 milliards de fois la masse de notre Soleil. C'est une énorme différence et un problème épineux en astronomie. Et c'est à cause de la difficulté de mesurer toute la matière noire.

Maintenant, une nouvelle étude dirigée par Laura Watkins de l’Observatoire européen austral (European Southern Observatory) pense qu’ils sont tout à fait parvenus à mesurer la matière noire, et donc toute la masse de la Voie lactée. Leur nombre?

Ils disent que la Voie Lactée contient 1, 5 billion de fois la masse de notre Soleil, ou 1, 5 billion de masses solaires, dans un rayon de 125 000 années-lumière du centre galactique.

L'étude s'appuie sur la deuxième publication de données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne. Les auteurs l'ont combiné aux observations du télescope spatial Hubble.

Le vaisseau spatial Gaia de l'ESA. Gaia mesure la position de milliards d'étoiles avec une précision sans précédent. Crédit d'image: ESA / ATG medialab
Le vaisseau spatial Gaia de l'ESA. Gaia mesure la position de milliards d'étoiles avec une précision sans précédent. Crédit d'image:
Médialab ESA / ATG

Entrons dans les entrailles de la façon dont les astronomes mesurent la masse de la Voie lactée.

Les astronomes ne peuvent pas simplement prendre des mesures d'échantillons d'étoiles, puis extrapoler. Cela ne fonctionne pas car ils ne peuvent pas voir toute la matière noire. Alors, ils mesurent d'autres choses. Et grâce à la mission Gaia, une série de mesures a déjà été effectuée pour eux.

Entrer Gaia et amas globulaires

Gaia est la mission de l'ESO de créer une carte 3D de la voie lactée. C'est une mission ambitieuse, mais elle a donné d'excellents résultats. Gaia a mesuré la vitesse de localisation et radiale d'environ un milliard d'étoiles dans la Voie lactée et dans le groupe local. Cela représente environ un pour cent des étoiles de notre galaxie. Cela peut sembler peu, mais la précision des mesures est également très importante, en particulier pour la mesure de la matière noire.

Certaines des quelque 1 milliard d'étoiles mesurées par Gaia se trouvent dans les amas globulaires proches de la Voie Lactée. Les amas globulaires sont des collections d'étoiles sphériques, et environ 150 d'entre elles gravitent autour de la Voie Lactée. Plus important encore, plus la galaxie est massive, plus les amas globulaires sont en orbite rapide. Et Gaia nous a donné des mesures plus précises de leur vitesse que jamais auparavant.


« Plus une galaxie est massive, plus ses grappes se déplacent rapidement sous l’effet de sa gravité.

N. Wyn Evans, Université de Cambridge, Royaume-Uni.

« Plus une galaxie est massive, plus ses grappes se déplacent rapidement sous le poids de sa gravité », explique N. Wyn Evans (Université de Cambridge, Royaume-Uni). « La plupart des mesures précédentes ont révélé la vitesse à laquelle un groupe s'approche de la Terre ou se retire, c'est-à-dire la vitesse le long de notre ligne de mire. Cependant, nous avons également pu mesurer le mouvement latéral des grappes, à partir duquel la vitesse totale, et par conséquent la masse galactique, peut être calculée.

Image du télescope spatial Hubble de l'amas globulaire NGC 4147, l'un des amas utilisés pour mesurer la masse de la Voie lactée dans cette nouvelle étude. NGC 4147 est à environ 60 000 années-lumière de la Terre. Crédit d'image: ESA / Hubble & NASA, T. Sohn et al.
Image du télescope spatial Hubble de l'amas globulaire NGC 4147, l'un des amas utilisés pour mesurer la masse de la Voie lactée dans cette nouvelle étude. NGC 4147 est à environ 60 000 années-lumière de la Terre. Crédit d'image:
ESA / Hubble & NASA, T. Sohn et al.

Le hubble aide dehors

Plus le groupe globulaire est éloigné, plus ils nous parlent de la masse de la Voie Lactée. Bien que Gaia ait fourni les mesures de vitesse extrêmement précises des grappes, c’est le vénérable télescope spatial Hubble qui a mesuré des grappes aussi loin que 130 000 années-lumière de la Terre, ajoutant une grande précision à la nouvelle mesure de masse de la Voie lactée.

«Les groupes globaux s'étendent sur une grande distance, ils sont donc considérés comme les meilleurs traceurs utilisés par les astronomes pour mesurer la masse de notre galaxie », a déclaré Tony Sohn (Institut du télescope spatial, États-Unis), qui a dirigé les mesures de Hubble.

« Nous avons eu la chance d’avoir une aussi bonne combinaison de données», a expliqué Roeland P. van der Marel (Institut du télescope spatial, États-Unis). En combinant les mesures prises par Gaia de 34 groupes globulaires avec les mesures de 12 groupes distants plus éloignés de Hubble, nous pourrions cerner la masse de la Voie lactée d’une manière qui serait impossible sans ces deux télescopes spatiaux.

Pourquoi est-ce important

Et maintenant?

La masse de la Voie lactée est plus qu'une curiosité, c'est une partie intrinsèque et importante de questions beaucoup plus vastes. Le contenu en matière noire d'une galaxie est lié à la formation et à la croissance de structures dans l'univers.

Cette mesure plus précise de la masse de la Voie lactée nous aide à comprendre notre galaxie natale et sa place dans le cosmos.

Pas mal.

Sources:

  • Document de recherche: Données probantes sur une voie lactée de masse intermédiaire à partir de mouvements de clusters globaux Gaia DR2 Halo
  • Communiqué de Presse: Hubble et Gaia pèsent précisément dans la voie lactée
Catégorie:
Traquer Uranus: guide complet sur la saison d'opposition 2014
Une percée détecte des rafales radio répétitives venant d'une galaxie lointaine