À quoi ressemblent les parties les plus externes de notre galaxie ? Une nouvelle carte de la Voie lactée, présentée par la Nasa le 21 avril 2021, offre un aperçu du halo galactique. Cette zone s’étend au-delà de la partie visible de la galaxie, à l’extérieur de ses bras en spirale qui forment le disque central, et est assez peu peuplée d’étoiles.
L’agence spatiale estime que l’élément le plus intéressant de cette carte est « un sillage d’étoiles, agité par une petite galaxie prête à entrer en collision avec la Voie lactée ». Elle fait ainsi référence au Grand Nuage de Magellan (ou LMC pour « Large Magellanic Cloud »), une galaxie naine satellite de la Voie lactée, située à 160 000 années-lumière de la Terre. En traversant le halo galactique de la Voie lactée, le Grand Nuage de Magellan a laissé des étoiles dans son sillage.
Une opportunité d’étudier l’énigmatique matière noire
Selon la Nasa, cette carte pourrait permettre de tester des théories concernant la matière noire, cette masse invisible qui engendrerait un surplus de champ gravitationnel faisant tourner les galaxies. On pourrait spontanément penser que le halo galactique est vide, mais les astronomes soupçonnent qu’il s’agit en fait d’un réservoir massif de matière noire. La matière noire n’émet ou n’absorbe pas de lumière, cependant des éléments laissent penser que l’on observe bel et bien son influence gravitationnelle. Comme le résume la Nasa, cette matière noire pourrait faire office de véritable « échafaudage » de la construction des galaxies. Elle pourrait être cinq fois plus commune dans l’Univers que toute autre matière émettant de la lumière.
La carte a pu être dressée à partir des données de la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA), ainsi que celles du télescope spatial WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer, soit « Explorateur à grand champ pour l’étude dans l’infrarouge ») de la Nasa. Les parties internes du halo de la Voie lactée avaient déjà été cartographiées avec précision, mais cette carte est la première à donner un aperçu similaire pour l’extérieur du halo, fait remarquer la Nasa, où se trouve le sillage d’étoiles du LMC. La région représentée commence à environ 200 000 années-lumière du centre galactique et s’étend sur 125 000 années-lumière plus loin. La carte confirme la présence du sillage d’étoiles et renseigne sur sa taille et sa position.
« Les étoiles sont comme des feuilles à la surface de cet océan invisible »
C’est justement cette perturbation du halo galactique qui peut offrir aux astronomes une occasion d’étudier la matière noire, impossible à observer directement. On pense que la matière noire est probablement présente dans le halo de la Voie lactée. Puisque le Grand Nuage de Magellan évolue dans cette zone, on s’attendrait à ce qu’il laisse son sillage dans cette matière noire. « On pense que le sillage observé dans la nouvelle carte stellaire est le contour de ce sillage de matière noire ; les étoiles sont comme des feuilles à la surface de cet océan invisible, leur position se déplaçant avec la matière noire », décrit la Nasa dans son communiqué.
Mieux cerner les interactions entre le Grand Nuage de Magellan et la matière noire est enfin important pour étudier l’avenir de la Voie lactée. L’attraction gravitationnelle de la matière noire doit vraisemblablement ralentir la galaxie naine, tandis qu’elle orbite autour de la Voie lactée. L’orbite du LMC devrait se réduire de plus en plus, jusqu’à son entrée en collision avec la Voie lactée. Cette fusion pourrait survenir dans environ 2 milliards d’années.
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