Au 17e siècle, Galilée Galilée pointa son télescope vers les étoiles et démontra (pour la première fois) que la Voie lactée n’était pas une bande nébuleuse mais un ensemble d’étoiles lointaines. Cela a conduit à la découverte que notre Soleil n’était qu’une des innombrables étoiles d’une structure beaucoup plus vaste : la Voie lactée. Au 18e siècle, William Herschel est devenu le premier astronome à créer une carte tentant de capturer la forme de la Voie lactée. Même après tout ce temps et ces découvertes, les astronomes sont toujours tourmentés par le problème de la perspective.
Bien que nous ayons pu caractériser les galaxies que nous voyons à travers le cosmos avec une relative facilité, il est difficile pour les astronomes d’étudier la taille, la forme et la population de la Voie lactée en raison de la façon dont notre système solaire est intégré dans son disque. Heureusement, il existe des méthodes pour contourner ce problème de perspective, qui ont fourni aux astronomes des indices sur ces questions. Dans un papier récentr, une équipe du Observatoire astronomique de l’Université de Varsovie (AstroUW) a utilisé une grande collection d’étoiles variables pour tracer la forme de la Voie lactée, ce qui a donné des résultats intéressants !
Patryk Iwanek, un astronome d’AstroUW, a dirigé l’équipe d’étude. L’article qui décrit leurs découvertes, intitulé “Une carte tridimensionnelle de la Voie lactée utilisant 66 000 étoiles variables Mira”, est récemment apparu en ligne. Pour les besoins de leur étude, l’équipe a examiné les données de 65 981 étoiles observées par le Expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE), une étude à long terme du ciel d’étoiles variables basée à l’Université de Varsovie. Depuis 1992, OGLE a surveillé la luminosité d’environ deux milliards d’étoiles dans la Voie Lactée et les Nuages de Magellan, donnant un aperçu d’un large éventail de phénomènes astronomiques.
Le projet OGLE, également connu sous le nom d’expérience de lentille gravitationnelle optique, est l’une des plus grandes études du ciel au monde. Il s’agit d’une étude du ciel à long terme qui surveille la luminosité d’environ deux milliards d’étoiles dans la Voie lactée et les Nuages de Magellan. Au cours de sa longue histoire, l’enquête OGLE a fourni des contributions significatives à l’étude d’un large éventail de phénomènes astronomiques, y compris les lentilles gravitationnelles et les microlentilles, les planètes extrasolaires, les étoiles variables, l’échelle de distance cosmique, ainsi que la structure et l’évolution de la Voie lactée et de Magellan. Des nuages.
Alors que les étoiles approchent de la fin de leur phase de séquence principale, elles épuisent leur réserve d’hydrogène et commencent à consommer de l’hélium. Cela les amène à s’étendre plusieurs fois par rapport à leur taille d’origine et à devenir plus sombres et plus froides que les étoiles de la séquence principale – d’où le terme Red Giants. Les variables Mira sont une classe spéciale de géantes rouges pulsantes qui ont de longues périodes allant de 80 à plus de 1000 jours. Ils font partie de la Branche géante asymptotique (AGB) de la Diagramme de Hertzsprung-Russellqui comprend toutes les étoiles de moins de 5 à 8 masses solaires.
Leurs changements spectaculaires de luminosité (comme d’autres étoiles variables) les rendent très utiles aux astronomes pour mesurer les distances et la distribution spatiale des étoiles dans les galaxies. Comme Iwanek l’a expliqué à Universe Today par e-mail :
« Ces étoiles suivent une relation période-luminosité bien définie, ce qui signifie que [by] connaissant leurs périodes de pulsation, il est possible de calculer leurs grandeurs absolues puis de déterminer leurs distances. Cette caractéristique fait de Miras un excellent indicateur de distance cosmique. En utilisant leurs distances mesurées avec précision, il est possible d’étudier la distribution tridimensionnelle des étoiles dans notre galaxie.
« De plus, la forte luminosité de Miras, qui est d’un ordre de grandeur supérieure à celle du Soleil, permet d’observer ces étoiles non seulement dans la Voie lactée mais aussi dans d’autres galaxies proches (par exemple, M31 ou les Nuages de Magellan). L’étude des variables Mira peut aider à comprendre la structure et l’évolution des galaxies.
Pour leur étude, l’équipe a utilisé 65 981 étoiles cartographiées par OGLE qui entrent dans la catégorie des Variables Mira. Ils ont également pris en compte les incertitudes de distance en mettant en œuvre la méthode hiérarchique bayésienne (BHM), un modèle statistique dans lequel des inférences sont faites sur les populations stellaires sur la base d’échantillons plus petits. À partir de là, ils ont pu créer une carte 3D détaillée de notre galaxie composée de populations stellaires jeunes et d’âge intermédiaire. Leur analyse fournit (pour la première fois) des preuves indépendantes d’un composant de renflement en forme de X et d’un disque évasé.
“Sur la base de l’échantillon de 66 000 variables Mira, nous avons mesuré et confirmé l’angle de la barre galactique (égal à ~ 20° par rapport à la ligne de visée centrale Soleil-Galactique)”, a déclaré Iwanek. «Mais plus important encore, nous avons montré qu’un [X-shaped] structure au centre de la Galaxie existe. La forme en X est une structure supplémentaire dans la partie centrale dense de la Voie lactée, le renflement galactique, formé par deux groupes d’étoiles qui se chevauchent. On pense que cette structure est causée par les mouvements et les interactions des étoiles dans le renflement. Cela pourrait être une caractéristique commune des galaxies spirales barrées (similaire à notre Voie lactée). »
Cette étude s’appuie sur précédent travail menée par des astronomes de l’Université de Varsovie, de l’Ohio State University (OSU) et de l’Université de Warwick (dont Iwanek était co-auteur). Pour cette étude (publiée en 2019), Iwanek et ses collègues ont utilisé des données sur les étoiles variables céphéides pour créer une carte 3D de la Voie lactée. Cette carte a révélé la structure de la Voie lactée et a permis à l’équipe de contraindre la nature déformée du disque de la Voie lactée.
La carte 3D de la Voie Lactée issue de cette dernière étude offre de nouveaux indices sur la structure du Renflement Galactique, ce qui pourrait également aider les astronomes à comprendre la structure d’autres galaxies spirales barrées. Comme Iwanek l’a souligné, les 66 000 variables Miras ont été sélectionnées et classées à partir de l’enquête OGLE “à la main”. En d’autres termes, la courbe de lumière de chaque étoile a été examinée par un astronome expérimenté pour déterminer si elles étaient variables et de quel type elles étaient. Ceci, a déclaré Iwanek, présente des opportunités pour de futures enquêtes qui reposent sur l’apprentissage automatique :
“Notre énorme collection de variables Mira, grâce à sa pureté et son exhaustivité, ainsi que les courbes de lumière OGLE précises et à long terme, peuvent être utilisées pour former les algorithmes d’apprentissage automatique pour la classification automatique des étoiles variables dans les futurs relevés du ciel menés avec de plus grands télescopes.
Lectures complémentaires : arXiv
