La Voie lactée serait moins homogène qu’on l’imaginait

Contrairement à ce qu’on pouvait imaginer, les gaz de la Voie lactée ne se mélangeraient pas de façon homogène. Une équipe de scientifiques a rapporté ce résultat le 8 septembre 2021 dans Nature, et il pourrait bien nécessiter de repenser la manière dont on a pu simuler l’histoire de l’évolution de notre galaxie.

« Nous recommandons de changer les hypothèses courantes selon lesquelles le gaz est bien mélangé dans les galaxies », peut-on lire dans la conclusion de l’étude. Comme le mentionne un communiqué de l’université de Genève, étudier la composition des gaz et des métaux de la Voie lactée est important pour connaître son histoire et son évolution passée.

Il faut distinguer trois éléments, que l’on pensait jusqu’à présent « mixés » de façon plutôt homogène dans toute la Voie lactée :

• Le gaz qui provient de l’extérieur de la galaxie (on peut dire qu’il est « vierge »),
• Le gaz situé entre les étoiles dans la galaxie, abondant en éléments chimiques,
• La poussière qui se crée lorsque les métaux (le nom donné aux éléments chimiques plus lourds que l’hélium, bien qu’ils existent sous forme gazeuse) présents dans ce gaz se condensent.

D’après les auteurs, ces éléments ne se mélangent pas autant qu’on le pensait dans la Voie lactée.

Pour aller plus loin

Quelle est cette « cassure » découverte dans un bras de la Voie lactée ?

À gauche, vue d'artiste de la Voie lactée. À droite, les zones ciblées par les auteurs.

Source : Nature, Annalisa De Cia, Edward B. Jenkins, Andrew J. Fox, Cédric Ledoux, Tanita Ramburth-Hurt, Christina Konstantopoulou, Patrick Petitjean & Jens-Kristian Krogager

Au moment de la formation de la Voie lactée, elle ne contenait pas de métaux. Ce sont les étoiles qui, peu à peu, ont amené ces éléments dans notre galaxie. Lorsqu’une étoile mourante finit par exploser, elle expulse ses métaux, ce qui alimente le gaz de la galaxie. Ce sont ces atomes qui peuvent se condenser pour former de la poussière.

Quand la quantité de métaux présents dans le gaz de la galaxie est équivalente à celle présente dans le Soleil, les astronomes parlent de métallicité solaire (autrement dit, c’est une mesure de l’abondance des éléments plus lourds que l’hélium, exprimée par rapport au Soleil).

« Le gaz est distribué de manière inhomogène »

Jusqu’à présent, on estimait que si les trois éléments étaient mélangés de façon homogène, on atteindrait ainsi la métallicité solaire partout dans la Voie lactée. Afin de le vérifier, les scientifiques ont mobilisé le télescope spatial Hubble, capable d’observer dans l’ultraviolet, ainsi que le Très Grand Télescope (VLT) installé au Chili, pour déterminer la présence des métaux et leur abondance, dans la direction de 25 étoiles différentes. Leurs observations ont montré que l’environnement de la Voie lactée n’est pas si homogène : dans certaines zones, seulement 10 % de la métallicité solaire est atteinte.

« Le gaz est distribué de manière inhomogène », estiment les auteurs, qui tentent de comprendre pourquoi. Ils posent l’hypothèse que « le gaz vierge tombant sur le disque galactique sous forme de nuages à grande vitesse peut provoquer les inhomogénéités chimiques observées ».

Comme le souligne l’université de Genève, les métaux jouent un rôle important dans la formation de nouvelles étoiles et planètes ou de poussière cosmique. Les conclusions de cette nouvelle étude montrent que de nouvelles étoiles et planètes pourraient se former dans la Voie lactée, à partir de gaz aux compositions variées.