Qu’y a-t-il entre les étoiles d’une galaxie ? | Vide cosmique

Pour un habitant de la Terre, à l’œil nu, notre galaxie apparaît comme une faible bande de lumière diffuse qui traverse le ciel nocturne. Le nom qui lui a été donné dans la civilisation grecque antique et que nous conservons encore, la Voie Lactée, fait référence à son apparence : une « zone blanche comme le lait » telle que décrite par Claude Ptolémée (vers 90 – 170 de notre ère). C’était facile à voir, et je dis que ça l’était, car maintenant il n’est possible de l’apprécier que depuis les quelques endroits privilégiés qui restent avec accès à un ciel sombre.

Au fil du temps et de quelques télescopes, nous avons appris que cette bande de lumière est en réalité une concentration d’étoiles qui a la forme d’un disque mince d’un rayon d’environ 97 200 années-lumière et d’une épaisseur d’environ 2 000 années-lumière. C’est pourquoi elle est classée comme galaxie à disque, elle est beaucoup plus grande dans une direction que dans la perpendiculaire, très similaire à un disque vinyle, un facteur 100 entre diamètre et épaisseur. Le Soleil réside dans ce disque galactique, à environ 50 années-lumière au-dessus du plan médian et à 27 700 années-lumière du centre.

Au centre de la galaxie vit un trou noir supermassif appelé Sagittaire A* et toutes les étoiles de la Voie Lactée tournent, avec des orbites presque circulaires, dans ce disque avec une vitesse de rotation qui dépend de leur distance au centre. La vitesse de rotation à la position du Soleil est d’environ 220 kilomètres par seconde. Cela signifie que notre étoile met 240 millions d’années pour boucler une orbite autour de la galaxie et que depuis sa naissance elle a à peine eu le temps de faire 19 fois le tour.

Bien que les étoiles soient les plus célèbres, nous ne connaissons pas la véritable forme de notre galaxie grâce aux étoiles, mais grâce aux observations du gaz trouvé entre elles. C’est l’élément le plus simple, l’hydrogène à l’état neutre et sa raie à 21,1 centimètres, qui nous montre avec les radiotélescopes que la Voie Lactée a une structure en spirale, similaire à celle observée dans de nombreuses galaxies externes. Même si nous apprenons toujours des détails de sa forme, notamment parce qu’il est très difficile de déterminer la structure de quelque chose lorsqu’on est à l’intérieur. Imaginez par exemple réaliser un plan de votre ville sans avoir la possibilité de sortir de chez vous pour tracer les rues. Eh bien, c’est le travail d’une personne dédiée à cette spécialité de l’astronomie.

Une galaxie est donc un système très complexe, ce n’est pas un simple agrégat d’étoiles unies par la gravité ; Il existe entre eux une réserve commune de gaz et d’énergie que nous appelons le milieu interstellaire. Et maintenant, ne nous y trompons pas, le milieu interstellaire n’est pas un simple espace diffus qui comble les espaces entre les étoiles. On pourrait dire que c’est l’un des composants les plus importants d’une galaxie et, bien que sa densité soit très faible par rapport à celle de l’air que nous respirons, il contrôle la plupart de ses propriétés. Sans lui, il n’y aurait pas de stars.

Mais de quoi est fait le milieu interstellaire ? Et bien, surtout, le gaz dans toutes ses phases (ionisée, atomique et moléculaire), la poussière (minuscules particules solides), les particules de haute énergie et les champs magnétiques et est en échange continu de matière et d’énergie avec les étoiles et le potentiel gravitationnel des étoiles. galaxie. C’est très hétérogène et très dynamique.

Sans aller plus loin, au voisinage de la bulle que nous habitons, au voisinage solaire, se trouvent cinq phases de gaz interstellaire qui sont principalement de l’hydrogène. D’un côté, il y a des nuages ​​de molécules denses et froides (à des températures comprises entre -253 et -263 degrés) ; Ce sont les endroits où se forment les étoiles. Ensuite, nous avons le gaz atomique (à -173 degrés) qui est presque transparent à la lumière des étoiles de fond, sauf à une série d’énergies spécifiques qui donnent naissance à des traces sous forme de raies d’absorption qui nous permettent de le détecter. La présence d’étoiles proches ou de particules de haute énergie peut priver les électrons des atomes et nous donner deux autres composants gazeux, le milieu ionisé chaud (à 10 000 degrés) et le milieu ionisé chaud, qui peuvent être considérés comme un bain d’eau galactique. des millions de degrés qui entourent tout et qui est alimentée par l’énergie brutale des explosions de supernova.

L’ensemble du milieu interstellaire est également parsemé de champs magnétiques, de particules à haute énergie et de particules solides que nous appelons poussière. Et comme si cela n’était pas déjà assez compliqué, pour déterminer la structure de chacun de ses composants, nous avons besoin d’observations qui couvrent différentes gammes d’énergie : la raie de 21 centimètres de l’hydrogène et les nuages ​​​​moléculaires froids sont observés en radio ; le milieu chaud dans les rayons X ou optiques et pour les poussières et les gaz moléculaires, nous avons également besoin de l’infrarouge.

De plus, une galaxie n’est pas un système fermé, elle vit dans un environnement d’amas et de superamas. Nous avons déterminé que pour maintenir le taux de formation d’étoiles depuis sa formation, la Voie Lactée devait recevoir du carburant frais presque continuellement. Et il semble qu’il ait pu l’obtenir sous la forme de nuages ​​​​à grande vitesse identifiés pour la première fois dans l’émission d’hydrogène atomique de la ligne des 21 centimètres à des vitesses anormales (non galactiques). Une partie de ce gaz provient des galaxies satellites, mais une autre partie est constituée d’anciens disques qui « pleut » comme une source galactique, et une partie peut faire partie de la matière chaude qui, après avoir été alimentée par des explosions de supernova, se condense simplement et retourne. le plan de la galaxie.

En ce qui concerne le milieu interstellaire, nous avons encore de grandes questions : quelle quantité de gaz y pénètre et quelle quantité est perdue, à quelle vitesse le fait-il et quelles forces agissent sur lui au cours de son trajet ? Comme vous le voyez, le néant apparent est lui aussi plein. Il suffit de savoir regarder et d’avoir les instruments pour pouvoir le faire.

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