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La Voie lactée est une galaxie spirale souvent représentée comme un disque plan et uniforme. Des représentations fidèles de notre galaxie sont extrêmement difficiles à obtenir du fait de notre position en son sein. Toutefois, de nouvelles observations tendent à montrer que, loin d’être un disque plat, la géométrie de la Voie lactée change drastiquement à sa périphérie.

Les astrophysiciens ont découvert que plus on s’éloigne du centre galactique, plus le disque de la Voie lactée devient courbe, replié, voire tordu. Son plan galactique n’est pas une ligne droite ; au lieu de cela, il ressemble un peu plus à un S allongé. Les résultats des observations ont été publiés dans la revue Nature Astronomy.

« Il est notoirement difficile de déterminer les distances entre le Soleil et certaines parties du disque de gaz extérieur de la Voie lactée sans avoir une idée précise de son apparence » déclare Xiaodian Chen, astronome aux Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC).

Une solution consiste à utiliser un type d’étoile appelée variable Céphéide. Ce sont des étoiles très brillantes qui pulsent avec une fréquence précise, ce qui permet aux astronomes de calculer leur magnitude absolue. Cela permet ensuite de calculer les distances à ces étoiles.

Dans le spectre optique, la poussière et les gaz entre nous et l’étoile peuvent entraver la détermination précise de la luminosité, ce qui signifie que les calculs de distance résultants sont un peu incertains. Mais le rayonnement infrarouge peut pénétrer la poussière, ce qui permet d’obtenir un résultat plus précis.

carte 3d cepheides

Carte tridimensionnelle de la Voie lactée, obtenue à partir des Céphéides. Crédits : Xiaodian Chen et al. 2018

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« Nous avons utilisé un nouveau catalogue d’observations infrarouges obtenues avec l’observatoire spatial WISE, pour réduire les effets de la poussière et déterminer les distances qui nous séparent de nos Céphéides avec des incertitudes de moins de 3 à 5% — une précision à ce jour sans précédent » explique Richard de Grijs, de l’Université Macquarie en Australie.

« Combinés à leurs emplacements apparents dans le ciel, nous avons construit une carte tridimensionnelle de la Voie lactée tracée par ces Céphéides, que nous avons comparée à la distribution du gaz. Les deux semblaient s’écarter d’un disque plat ».

Il n’est pas inhabituel pour une galaxie spirale de se déformer sur les bords, en particulier concernant le gaz d’hydrogène atomique qui s’étend au-delà du disque stellaire. Ce qui rend la courbure de la Voie lactée si intéressante, c’est qu’elle inclut des étoiles — et surtout des étoiles jeunes.

« La précession du disque semble impliquer que le disque interne massif de la Voie lactée a pu forcer le disque externe à suivre sa rotation, mais la rotation du disque externe est en retard, ce qui provoque la torsion » déclare de Grijs.

« Cela ne s’était jamais vu auparavant pour la Voie lactée, mais Frank Briggs l’avait découvert il y a plusieurs années pour une douzaine de grandes galaxies spirales de l’Univers proche. En combinant ses résultats, nous pensons que la même dynamique est en jeu dans la Voie lactée ».

Ce résultat offre une meilleure compréhension de la structure et de la dynamique tridimensionnelles de notre galaxie, et permettra de fixer une limite supérieure à la quantité et à la distribution de la matière dans la galaxie — ce qui sera « particulièrement intéressant dans le contexte de la question où la matière noire est localisée » conclut de Grijs.

Source : Nature Astronomy

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