UNIVERS
La Galaxie
La plupart des étoiles qui forment notre Galaxie – la Voie lactée – sont distribuées dans un système très aplati, d'environ 30 000 parsecs de diamètre et quelques centaines de parsecs d'épaisseur. Le Soleil y occupe une position excentrique, à environ 8 000 parsecs du centre. Ce système est en rotation (un tour en 200 millions d'années au niveau du Soleil). Le disque galactique contient également de la matière interstellaire très diluée – du gaz et un peu de poussière – dont la masse est de l'ordre de un dixième de celle des étoiles.
Cette matière est très hétérogène. Nous avons vu que c'est au sein des parties les plus denses, les nuages moléculaires, que naissent les étoiles. Les étoiles les plus massives qui sont ainsi créées dispersent le gaz en l'ionisant (on observe alors une nébuleuse gazeuse comme la Nébuleuse d'Orion), ou en le soufflant par les vents qu'elles émettent tout au cours de leur vie, ou enfin lors de leur explosion finale sous forme de supernova. Vents stellaires et supernovae restituent de la matière au milieu interstellaire ; le refroidissement de celui-ci produit de nouveaux nuages au sein desquels se formeront d'autres étoiles. Ainsi s'établit une situation de quasi-équilibre, situation évolutive cependant puisque, au cours du temps, il y a de moins en moins de masse sous forme de gaz et de plus en plus sous forme d'étoiles : les étoiles de faible masse qui vivent très longtemps, ainsi que les naines blanches, les étoiles à neutrons et les trous noirs bloquent de plus en plus de matière qui ne participe plus à l'évolution ultérieure. Au cours de l'évolution, toute la matière est progressivement enrichie en éléments lourds grâce à la nucléosynthèse stellaire.
Un des traits caractéristiques de notre Galaxie, comme de nombreuses autres, est sa structure spirale, qui concerne surtout la matière interstellaire et les étoiles jeunes qui s'y forment. On sait aujourd'hui que les bras de spirale sont des ondes de densité, où la matière entre par la concavité, s'accumule temporairement et sort du côté convexe. La rotation du système de bras se fait sans déformation, bien que les parties externes du disque galactique tournent moins vite que ses parties internes. Les ondes de densité sont engendrées par des perturbations gravitationnelles dues au passage d'une galaxie satellite ou par une barre qui se forme souvent dans les parties centrales de la galaxie (c'est le cas pour la nôtre).
Dans les parties centrales de la Galaxie – qui ont l'aspect d'un bulbe stellaire peu aplati – et dans le halo très dilué qui l'entoure, on trouve surtout des étoiles vieilles, si bien que l'évolution est déjà terminée. Mais la barre dont on vient de parler et les régions les plus au centre sont actives et contiennent du gaz et des étoiles jeunes. Enfin, il est probable qu’il existe au centre de la Galaxie un trou noir dont la masse pourrait atteindre 3 millions de fois celle du Soleil. Il semble que la plupart des galaxies contiennent un tel trou noir central.
Il apparaît que notre Galaxie comporte une grande quantité de matière sous une forme non lumineuse, dont la nature est encore inconnue malgré tous les efforts des astronomes. Sa masse est de l'ordre de 10 fois celle des étoiles. Cette matière noire est distribuée dans un système à peu près sphérique dont les dimensions dépassent notablement celles du disque.
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Écrit par
- Jean AUDOUZE : directeur de recherche émérite CNRS, Institut d'astrophysique de Paris
- James LEQUEUX : astronome émérite à l'Observatoire de Paris
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