Dernière mise à jour : 03 octobre 2023

Nouvelle Évaluation de la Masse de la Voie Lactée

La nouvelle masse de notre Galaxie — La vitesse de rotation de la Voie lactée est représentée en fonction de la distance au centre galactique. Les points blancs et les barres d'erreur représentent les mesures obtenues à partir du catalogue Gaia DR3. La courbe bleue représente le meilleur ajustement incluant matière ordinaire et matière sombre. La fin de la courbe en orange montre la décroissance Képlérienne, qui commence au-delà du disque optique de notre Galaxie indiquant l’absence de matière. © Jiao, Hammer et al. / Observatoire de Paris – PSL / CNRS / ESA / Gaia / ESO / S. Brunier

Quelle est la masse de la Voie Lactée ?

Pour mesurer les masses des galaxies on utilise une unité qui correspond à la masse de notre Soleil (M☉). Les galaxies pèsent entre quelques millions de masses solaires et quelques milliers de milliards de masses solaires.
Jusqu'à présent, on estimait que la Voie lactée pesait environ 10¹² M☉. Une partie de cette masse, constituée de matière ordinaire (étoiles, gaz et poussière), est estimée à environ 0,6 x 10¹¹ M☉. Le reste de la masse de la Voie lactée, au moins 6 fois supérieure, est constitué de matière noire, une matière hypothétique à la fois invisible et sensible à la gravitation.

Dans les années 1970, Vera Rubin (1928-2016) avait montré que la vitesse de rotation des étoiles à la périphérie des galaxies spirales restait constante, ce qui ne correspondait pas aux prévisions des lois de Newton. Les courbes de rotation auraient dû suivre une décroissance dite "Képlérienne".
La conséquence directe de cette découverte avait été de proposer l'existence d'une matière sombre, inlassablement recherchée depuis.

D'après une étude publiée le 27 septembre 2023 dans la revue scientifique européenne "Astronomy and Astrophysics", la masse de la Voie lactée, serait quatre à cinq fois inférieure aux dernières estimations.
La masse exacte obtenue à partir données du catalogue Gaia DR3, serait de 2,06 x 10¹¹ masses solaires contre 10¹² précédemment. Cette étude a été menée par des astronomes de l'Observatoire de Paris et du CNRS (France), Leroy, N., Martin, N. F., Wegg, C., et al. (2023).
L'étude 2023 prend en compte les mouvements de 1,8 milliard d'étoiles fournies par le satellite Gaia avec une précision inédite. La courbe de rotation de la Voie lactée montre bien, avec une probabilité de 99,7 %, une décroissance Képlérienne et non une vitesse de rotation constante comme précédemment.

Où est passée la matière noire de notre Galaxie ?

Maintenant de nombreuses questions se posent en cosmologie !

Pourquoi les autres grandes galaxies spirales ne présentent pas de courbe de rotation avec une décroissance Képlérienne ?
Pourquoi notre galaxie serait-elle spéciale ?

Les scientifiques ont avancé deux raisons :
- La Voie lactée est une galaxie spirale ayant connu peu de perturbations liées aux collisions entre galaxies. La dernière a eu lieu il y a environ 9 milliards d'années, lorsque la galaxie naine SagDEG a été absorbée par la Voie lactée. La moyenne pour les galaxies spirales est de 6 milliards d'années.
La Voie lactée se situe dans le Groupe local, un groupe de galaxies qui comprend environ 50 galaxies. Le Groupe local est une région relativement calme de l'Univers, et les collisions entre galaxies y sont relativement rares.

- La courbe de rotation d'une galaxie est une représentation graphique de la vitesse de rotation des étoiles ou du gaz en fonction de leur distance au centre de la galaxie. Il y a une grande différence méthodologique entre la nouvelle courbe de rotation de notre Galaxie obtenue à partir du mouvement des étoiles (données livrées par le satellite Gaia), et les mesures faites à partir du gaz neutre (hydrogène et hélium) pour les autres galaxies.

En conclusion, il est nécessaire de réévaluer les courbes de rotation des grandes galaxies spirales et des quantités de matière ordinaire par rapport à la matière noire.