Les astronomes pensent qu’ils viennent de trouver le bord de la galaxie de la Voie lactée
Quand vous êtes au beau milieu de quelque chose, il est assez difficile de dire exactement quelle est sa taille.
Comme la galaxie de la Voie lactée, par exemple. On ne peut pas vraiment aller la photographier de l’extérieur, donc nos meilleures estimations reposent sur des mesures de distance par rapport aux objets situés à la périphérie.
Une estimation basée sur les données cartographiques de la mission Gaia l’année dernière nous a donné un diamètre de disque d’environ 260 000 années-lumière. Mais, tout comme l’influence du Soleil s’étend plus loin que la ceinture de Kuiper, l’influence gravitationnelle et la densité de la Voie lactée – son halo invisible de matière noire – s’étendent plus loin que le disque.
Combien de temps encore ? Eh bien, comme l’ont montré de nouveaux calculs, pas mal. Dans un nouvel article soumis aux Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et téléchargé sur arXiv, l’astrophysicien Alis Deason de l’université de Durham au Royaume-Uni et ses collègues ont révélé un diamètre de 1,9 million d’années-lumière.
La Voie lactée ne se limite pas à ce que nous pouvons voir : les étoiles et le gaz tourbillonnent en orbite autour de Sagittaire A*, le trou noir supermassif du centre galactique. Nous le savons parce que les étoiles situées sur les bords extérieurs du disque galactique se déplacent beaucoup plus vite qu’elles ne devraient le faire d’après l’influence gravitationnelle de la matière détectable.
L’influence gravitationnelle supplémentaire qui donne à cette rotation une poussée est interprétée comme provenant de la matière noire – un vaste halo sphérique de la matière qui enveloppe le disque galactique. Mais, comme nous ne pouvons pas détecter directement la matière noire, nous devons déduire sa présence en nous basant sur la façon dont elle affecte la matière qui l’entoure.
Schéma du halo de matière noire de notre galaxie. (Digital Universe/American Museum of Natural History)
C’est donc ce que Deason et son équipe internationale de collègues ont fait.
Tout d’abord, ils ont effectué des simulations cosmologiques à haute résolution des halos de matière noire des galaxies de masse de la Voie lactée, à la fois isolées et analogues au Groupe local, un petit groupe de galaxies d’environ 9,8 millions d’années-lumière, auquel la Voie lactée appartient.
Ils se sont particulièrement intéressés à la proximité de la Voie lactée avec M31, alias la galaxie d’Andromède, notre plus proche grand voisin, et avec laquelle la Voie lactée doit entrer en collision dans environ 4,5 milliards d’années. Les deux galaxies sont actuellement distantes d’environ 2,5 millions d’années-lumière – suffisamment proches pour être déjà en interaction gravitationnelle.
À l’aide de plusieurs programmes de simulation différents, l’équipe a modélisé le halo de matière noire de la Voie lactée, en examinant la vitesse radiale – la vitesse orbitale des objets se déplaçant autour de la galaxie à diverses distances – et la densité pour essayer de définir le bord du halo de matière noire.
Toutes ces simulations ont montré qu’au-delà du halo de matière noire, la vitesse radiale d’objets tels que les galaxies naines diminuait sensiblement.
Ils ont ensuite comparé cela à une base de données d’observations de galaxies naines autour de la Voie lactée dans le Groupe local. Et, tout comme leurs simulations l’avaient prédit, il y a eu une chute soudaine de la vitesse radiale. La distance radiale que l’équipe a calculée jusqu’à cette limite était d’environ 292 kiloparsecs – soit environ 950 000 années-lumière.
Si l’on double cette distance pour le diamètre, on obtient un peu plus de 1,9 million d’années-lumière.
Cette distance peut encore être affinée, et devrait l’être, car elle n’était pas l’objet principal de cette recherche, mais elle contribue à imposer des contraintes importantes à la Voie lactée, et pourrait être utilisée pour trouver de telles limites pour d’autres galaxies.
“Dans de nombreuses analyses du halo de la Voie lactée, sa limite extérieure est une contrainte fondamentale. Le choix est souvent subjectif, mais comme nous l’avons fait valoir, il est préférable de définir une limite extérieure motivée par des raisons physiques et/ou d’observation. Ici, nous avons lié la limite de la distribution sous-jacente de la matière noire au halo stellaire observable et à la population de galaxies naines”, ont écrit les chercheurs dans leur article.
“Il y a beaucoup d’espoir que les données futures fourniront une mesure plus robuste et plus précise du bord de la Voie lactée et des galaxies voisines de la masse de la Voie lactée que celle que nous avons présentée ici.”
La recherche a été soumise aux Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et est disponible sur arXiv.
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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche
