Éloignez-vous des lumières de la ville, levez les yeux et vous verrez l'une des merveilles du ciel nocturne - les brillantes bandes d'étoiles nuageuses qui composent la galaxie de la Voie lactée. Notre maison galactique est vaste et belle, mais de nombreux mystères subsistent.
Par exemple, malgré des décennies de tentatives, les astronomes doivent encore déterminer exactement le poids de notre galaxie, avec des estimations allant de 700 milliards à 2 billions de fois la masse de notre soleil.
Peser une galaxie, surtout pendant que vous y vivez, n'est pas une tâche facile. "C'est comme essayer de recenser la population américaine, mais vous ne pouvez pas utiliser Internet et vous ne pouvez pas quitter la ville dans laquelle vous vivez", a déclaré à Live Science l'astronome Ekta Patel de l'Université de l'Arizona à Tucson. Personne ne peut coller la Voie lactée à une échelle cosmique et simplement lire le résultat.
Une partie du problème est que la majeure partie de la masse d'une galaxie est invisible. La matière noire, une substance énigmatique qui n'émet aucune lumière, représente environ 85% de notre Voie lactée, a déclaré Patel. Donc, simplement compter les étoiles dans notre galaxie ne vous mènera pas très loin.
Par conséquent, les chercheurs regardent généralement l'orbite d'un objet céleste, a déclaré Patel. La méthode est basée sur les équations de gravité dérivées par Isaac Newton il y a plus de 300 ans, qui vous indiquent que la vitesse et la distance à laquelle un corps plus petit tourne autour d'un corps plus grand sont liées à la masse de l'objet plus grand.
Une méthode, utilisée dans une étude publiée en 2017 dans The Astrophysical Journal, consiste à observer les petites galaxies satellites à des centaines de milliers d'années-lumière qui parcourent la Voie lactée tout comme les planètes tournent autour d'une étoile. Mais il y a un problème avec ces galaxies satellites. "Leurs orbites durent des milliards d'années", a déclaré Patel, ce qui signifie qu'au bout de quelques années, elles auront à peine bougé et les chercheurs ne pourront pas facilement déterminer leur vitesse orbitale.
Dans une étude publiée en juin 2018 dans The Astrophysical Journal, Patel et ses collègues ont essayé une nouvelle méthode pour peser la galaxie. Ils ont examiné des simulations de superordinateurs d'univers virtuels, qui peuvent reproduire de nombreux aspects de notre cosmos, et ont tenté de trouver des exemples de petites galaxies en orbite autour de plus grandes.
Environ 90 000 de ces galaxies satellites simulées ont ensuite été comparées à des données sur neuf galaxies réelles en orbite autour de la Voie lactée. L'équipe a choisi celles dont les propriétés orbitales correspondaient le mieux aux galaxies satellites réelles et a examiné la masse de la galaxie simulée qu'elles ont parcourue.
Cela leur a donné une assez bonne estimation de la vraie masse de notre galaxie, qui a atteint 960 milliards de fois la masse du soleil. Patel a déclaré que son résultat est bien au milieu de la plupart des précédents, bien qu'il y ait encore de la place pour une plus grande précision. Cela proviendrait probablement du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne, qui a récemment fourni des mesures extrêmement bonnes des propriétés orbitales de 30 galaxies naines faibles en orbite autour de la Voie lactée. L'utilisation de ces données avec les simulations cosmologiques pour affiner la mesure du poids est "sur ma liste de tâches", a déclaré Patel.
Récemment, le télescope spatial Hubble de la NASA et le satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne ont combiné leurs observations d'amas d'étoiles globulaires ou d'îles d'étoiles en orbite autour du cœur de la galaxie et ont constaté que la Voie lactée pèse environ 1,5 billion de masses solaires. Ce nombre, qui est peut-être l'un des plus précis, sera bientôt publié dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal.
Connaître la masse de la galaxie aiderait les astronomes avec beaucoup de choses, a déclaré Patel. D'une part, les astronomes pourraient mieux calculer les orbites des galaxies satellites car celles-ci dépendent de la masse de la Voie lactée. Les galaxies plus lourdes ont également plus de satellites en orbite autour d'eux, et jusqu'à présent, les télescopes ont repéré environ 50 galaxies autour de la Voie lactée. Comme nous ne savons pas exactement combien pèse la galaxie, les scientifiques ne savent pas exactement combien de galaxies satellites ils devraient s'attendre à trouver. Enfin, le vrai poids de la Voie lactée aiderait les chercheurs à savoir quelle proportion de sa masse est de la matière noire par rapport à la matière régulière.
Patel espère que de futures études et de meilleures données finiront par cerner cet insaisissable inconnu.
"Je pense que dans les 10 ou 20 prochaines années, nous aurons une meilleure réponse", a-t-elle déclaré.
Note de la rédaction: cette histoire a été initialement publiée le 4 septembre 2018. Elle a été mise à jour le 7 mars 2019 à 13 h 30. E.T. pour inclure une estimation supplémentaire de la masse de la Voie lactée, tirée des observations recueillies par le télescope spatial Hubble de la NASA et le satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne.
