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La Voie lactée est la galaxie qui contient notre Système solaire. C’est une galaxie spirale barrée, formée de centaines de milliards d’étoiles, de planètes et de nuages de gaz et de poussière. Mais quelle est sa masse exacte ? Des chercheurs ont réussi à l’estimer avec une précision inédite, grâce aux données des télescopes spatiaux Gaia et Hubble.
L’observation des amas globulaires
Pour mesurer la masse d’une galaxie aussi grande et éloignée que la nôtre, les astronomes ont utilisé une méthode indirecte, basée sur l’observation des mouvements des amas globulaires. Ce sont des groupes d’étoiles très anciennes et très denses, qui gravitent autour du centre de la galaxie.
En mesurant leur vitesse et leur distance, les chercheurs ont pu calculer la force gravitationnelle qui les retient en orbite, et donc déduire la masse de la galaxie. Ils ont utilisé pour cela les données du télescope spatial Gaia, qui cartographie le ciel avec une précision inégalée, et du télescope spatial Hubble, qui permet d’observer les objets les plus lointains.
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La prise en compte de la matière noire
Mais il y a un problème : la masse visible de la Voie lactée, c’est-à-dire celle des étoiles, des planètes et du gaz, ne représente qu’une petite partie de sa masse totale. Le reste est constitué de matière noire, une substance mystérieuse qui n’émet ni n’absorbe aucune lumière, mais qui influence la matière ordinaire par son effet gravitationnel.
Les chercheurs ont donc dû prendre en compte la présence de cette matière noire invisible pour affiner leur estimation. Selon leurs calculs, la matière noire représente environ 90 % de la masse de la Voie lactée. Sa répartition n’est pas uniforme : elle forme un halo sphérique autour du disque galactique, dont le rayon est d’environ 950 000 années-lumière.
Une galaxie dans la moyenne
Leur résultat, publié dans la revue The Astrophysical Journal, est de 1 500 milliards de fois la masse du Soleil. C’est une valeur intermédiaire entre les estimations précédentes, qui variaient entre 500 et 3 000 milliards de masses solaires. Cela signifie que la Voie lactée est une galaxie “dans la moyenne”, ni trop légère ni trop lourde par rapport à sa taille et sa luminosité.
Le disque de la Voie lactée a un diamètre d’environ 120 000 années-lumière, et le Système solaire se situe à environ 27 000 années-lumière du centre, où se cache un trou noir supermassif. Connaître la masse de notre galaxie est important pour comprendre son origine et son évolution, ainsi que sa place dans l’Univers.
La Voie lactée fait partie d’un ensemble plus vaste appelé le Groupe local, qui comprend une cinquantaine de galaxies voisines. Le Groupe local lui-même appartient au superamas de la Vierge, qui contient des milliers de galaxies. Toutes ces structures sont soumises aux lois de la gravitation et à l’influence de la matière noire.