La voie Lactée

Qu'est-ce qu'une galaxie ?

Une galaxie est une assemblée d'étoiles, de matière interstellaire et probablement de grandes quantités de matière sombre, dont la cohésion est assurée par les forces de gravitation. La masse d'une galaxie est d'un ordre de grandeur supérieur à cent millions de masses solaires. Les Galaxies interagissent avec leurs voisines et ces interactions modifient leur forme. Deux galaxies peuvent parfois fusionner.
Les galaxies sont de trois types : elliptiques, spirales, irrégulières.
Comme les étoiles, qui sont regroupées en galaxies, la plupart des galaxies sont aussi gravitationnellement liées entre elles. La structure contenant jusqu'à une cinquantaine de galaxies est appelée groupe de galaxies.
La structure contenant plusieurs milliers de galaxies groupées dans un secteur de quelques mégaparsecs est un amas de galaxies.
Les groupes et amas de galaxies sont eux-mêmes regroupés en superamas, des collections géantes contenant des dizaines de milliers de galaxies.
À très grande échelle, la distribution des amas de galaxies n'est pas uniforme, mais organisée en plaques ou en filaments.

Le télescope spatial Hubble envoie régulièrement des images qui nous montrent toute la diversité des galaxies.
La voie Lactée ou Galaxie avec un G majuscule, est aussi le nom donnée à notre galaxie, c'est une énorme roue spirale d'étoiles, d'un diamètre approximatif de 100 000 années-lumière.
Ce qui apparait de la Terre, c'est une bande blanche continue de la Voie Lactée. Cette galaxie est en réalité composée de trois bras spiraux (Le bras Sagittarius, le bras d'Orion et le bras Perseus).
La masse de notre Galaxie est de 2x10⁴¹ kg ou 10¹¹ masses solaires.
De nombreux indices suggèrent que le centre de nombreuses galaxies est occupé par un trou noir.
Le Grand et le Petit Nuage de Magellan sont des galaxies voisines de la nôtre, visibles aux latitudes australes. Elles sont avec la Voie Lactée et Andromède, les seules galaxies visibles à l'œil nu.

Image : Notre Galaxie est de type spirale tout comme la galaxie M83 (NGC 5236), sur l'image ci-contre.

Le centre de la voie lactée

La Voie lactée est la région centrale de notre galaxie.
Sur l'image infrarouge ci-contre on voit le centre exact de notre galaxie, connue sous le nom de Zone Moléculaire Centrale et en violet, l'arc radio du centre galactique. Un certain nombre de nébuleuses par émission sont visibles grâce aux jeunes étoiles massives qui les éclairent de l'intérieur.
Comme presque toutes les galaxies, notre galaxie abrite en son centre, un trou noir. Ce trou noir, de plusieurs millions de masses solaires, se nomme Sgr A.
Le centre galactique abrite aussi la région de formation d'étoiles, la plus active de la galaxie. Les observations en Namibie, avec le télescope HESS, ont révélé la présence de rayons gamma très énergétiques en provenance du centre galactique. Ces rayons gamma sont produit par la collision de protons à très hautes énergies avec des protons à plus basses énergies.

Il peut se produire à ce moment là, une réaction de mésons neutres qui en se désintégrant, donnent des photons gamma. Ces mêmes photons, lorsqu'ils entrent en collision avec les atomes de l'atmosphère terrestre, produisent une avalanche de particules de toutes sortes, on parle alors de gerbes de rayons cosmiques.

Image : Sur cette image, on voit le centre exact de notre galaxie, connue sous le nom de Zone Moléculaire Centrale et en violet, l'arc radio du centre galactique. Outre son intérêt scientifique, cette image a remporté le premier prix du concours photographique de l'AUI/NRAO de l'année 2008.
crédit: A. Ginsburg (U. Colorado - Boulder) et al., équipe BGPS, équipe GLIMPSE II.

Image infrarouge de notre Galaxie

Cette image composite en couleur infrarouge du centre de la Voie Lactée révèle une nouvelle population d'étoiles massives et des détails nouveaux dans les structures complexes dans le gaz ionisé chaud qui tourbillonne sur une distance de 300 années-lumière. Ce vaste panorama est l'image la plus nette prise en infrarouge sur le noyau galactique. C'est un laboratoire pour comprendre la manière dont les étoiles massives forment et influencent l'environnement des régions nucléaires, souvent violentes, des autres galaxies. Cette image combine l'imagerie de NICMOS (Hubble Space Telescope's Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) avec l'imagerie de IRAC ( Spitzer Space Telescope Infrared Camera). Le noyau galactique est obscurci dans le spectre de la lumière visible, mais la lumière infrarouge pénètre la poussière.
NICMOS montre un grand nombre d'étoiles massives réparties sur toute la région. Cette vue permet aux astronomes de constater que les étoiles massives ne sont pas confinées dans les trois groupes connus d'étoiles massives du Centre Galactique (le noyau central, la grappe des Arches et l'amas du Quintuplet).
Dans l'image NICMOS, ces trois groupes sont visibles comme des concentrations serrées d'étoiles massives.

Les étoiles éparses se sont, soit formées isolément, soit sont originaires de grappes qui ont été perturbées par de puissantes forces de marée gravitationnelle.
Les vents et les radiations émises par ces étoiles forment les structures complexes observable dans le noyau, qui dans certains cas, peuvent déclencher de nouvelles générations d'étoiles.

Image : Vue infrarouge du centre de notre Galaxie.
La mosaïque NICMOS a été fabriquée à partir de 2304 clichés qui ont nécessité 144 rotations du télescope Hubble autour de son orbite, entre le 22 février et le 5 Juin 2008. Image Credits: Hubble: NASA, ESA, and Q.D. Wang (University of Massachusetts, Amherst); Spitzer: NASA, Jet Propulsion Laboratory, and S. Stolovy (Spitzer Science Center/Caltech).

Les poussières de la Voie lactée

Les structures entremêlées visibles de la poussière froide de notre galaxie ont été résolues sur cette image, en infrarouge avec une finesse de détails jamais atteint par le satellite européen Planck. Cette image est une combinaison numérique de trois images infrarouges, deux prises à haute résolution par Planck, tandis que l'autre est une image plus ancienne prise par l'ex satellite IRAS. Sur cette image le rouge correspond à des températures de l'ordre de 10° Kelvin au-dessus du zéro absolu. Le blanc correspond à une chaleur de 40° Kelvin. La bande rose en bas de l'image correspond au gaz confiné dans le plan de notre galaxie.
Les régions brillantes correspondent typiquement à de denses nuages moléculaires en train de s'effondrer lentement sur eux-mêmes pour former des étoiles.
Les régions plus froides sont généralement constituées de gaz interstellaire diffus et de poussière formant des cirrus.

Image : Sur cette image, on voit les détails de la poussière froide de notre galaxie, la Voie Lactée.
Crédit: ESA, Planck HFI Consortium, IRAS