La Voie lactée, un poids lourd de 210 milliards de fois la masse du Soleil

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La première estimation précise de la masse de notre galaxie a été obtenue par une équipe américaine.




CALCUL. L’équivalent de 210 milliards de fois la masse du Soleil, voilà la quantité de matière rassemblée dans un rayon de 60.000 années-lumière autour du centre galactique, soit le rayon du disque de notre galaxie… C’est ainsi que les astronomes expriment la masse des objets célestes, en nombre de fois la masse de notre étoile. Sachant que cette dernière pèse 1,989.1030 kg, alors un rapide calcul met la masse de la galaxie à 420.1039 kg, soit 4,2.1041 kg, autrement dit 42.000 milliards de milliards de milliards de milliards de kilogrammes. Voici donc la valeur la plus précise obtenue à ce jour par une équipe du département d’Astronomie de l’université de Columbia (Etats-Unis) grâce à une nouvelle méthode publiée dans la revue américaine The Astrophysical journal.

Repérer la vitesse des étoiles périphériques

Pour avancer cette estimation, les astrophysiciens n’ont pas chômé : la difficulté vient du fait qu’il est impossible de peser la Voie Lactée directement, alors que notre système solaire en fait partie… Il faut donc employer quelques astuces : repérer la vitesse des étoiles périphériques par exemple. En effet, la vitesse d’une étoile en rotation est fonction de sa distance au centre galactique et de la valeur de l’attraction gravitationnelle à cet endroit. Or, ce dernier paramètre est relié à la masse du disque… et plus l’étoile est au bord du disque galactique plus sa vitesse nous informe sur la masse de l’intégralité du disque. Pendant longtemps, les évaluations basées sur cette méthode donnaient une valeur entachée d’une grosse erreur… qui pouvaient atteindre jusqu’à quatre fois la valeur.

Le coup de pouce de Palomar 5

Les astronomes de Columbia ont utilisé les données d’un des relevés astronomiques les plus ambitieux, le Sloan Digital Sky Survey qui balaie depuis dix ans le ciel de l’hémisphère nord pour dresser des catalogues d’étoiles. Ils ont aussi bénéficié du supercalculateur de l’université de Columbia, le Yeti. Ils se sont intéressés aux "courants stellaires", ces trainées de gaz et d’étoiles qui gravitent au-delà du disque galactique. Un de ces courants baptisé Palomar 5 est particulièrement connu, car découvert dans les années 1950 par l'astrophysicien américain d’origine allemande Walter Baade. Les étoiles de Palomar 5 appartenaient à un amas d’étoiles qui s’est délité au cours du temps. Grâce à la mesure de leur vitesse, l’équipe a déterminé une fourchette de valeurs pour la masse de la galaxie.

Observer la forme des trainées d'étoiles

Puis ils ont affiné leur méthode en observant la forme de cette trainée d’étoiles : des sillons denses et régulièrement espacés, qui ne pouvaient pas être le fruit du hasard. Ils ont ensuite modélisé à l’aide du super-calculateur Yeti plusieurs millions de formes de trainées d’étoiles en fonction des valeurs probables de masse de la galaxie pour finir par comparer la trainée observée avec les millions de modèles de trainées calculés par Yeti. Une fois repéré la bonne forme de sillon, ils ont regardé, dans les modèles, la masse galactique censée fournir ce sillon. Bingo ! Le travail fastidieux a bien payé : c’est ainsi qu’ils ont pu déterminer la masse de la Voie Lactée à 20% près ! Un record de précision pour un tel astre…

Par Azar Khalatbari

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