La Voie Lactée (or "the Milky Way") est cette traînée blanchâtre, floue et irrégulière que l'on peut admirer ces nuits sans nuages. Il s'agit de notre Galaxie, cet objet grand comme 80 millions de fois notre Système Solaire, vue de l'intérieur par la tranche.. Ci-dessous, on peut remarquer que des nuages de poussière nous en masquent la majeure partie..
 
 

Découvertes sur sa Nature

      Fleuve de lumière qui coule dans le ciel nocturne, la Voie Lactée figure dans les mythes de tous les peuples anciens. En Egypte antique, la Voie Lactée est assimilée à un Nil céleste. Les Grecs de l’Antiquité, par exemple, pensaient qu’elle était formée de lait épanché du sein de la déesse Héra lorsqu’elle allaitait Hercule. elle fut appelée Galaxie (de gala = lait) par les Grecs, via Lacta par les Romains.

      Au milieu du Vème siècle av.JC, Anaxagore (environ 500-428 av.JC) décrit la Voie Lactée comme la partie de la sphère céleste qui n'est pas masquée par l'ombre de la Terre (rappelons que la Terre est alors au centre de l'Univers).

Puis c'est au tour de Démocrite (environ 460-370 av.JC), philosophe et savant grec, de suggérer qu'elle est un rassemblement d'étoiles, dont chacune en particulier échappe à notre vue à cause de son éloignement, il faut croire que la vérité était trop précoce pour l'époque. Cette théorie fut de toute façon rejetée par Platon (428-348 av.JC) et par Aristote (384-322 av.JC), ce dernier prônant l'immobilité de quelque grande sphère tournant autour de la Terre.

     Mais il faudra attendre 1572, Tycho Brahé (1546-1601) et ses dizaines années d'observation méticuleuses, pour que la Voie Lactée perde son statut de phénomène immuable qu'on lui attribuait depuis Aristote (c'est à dire depuis 19 siècles !!) pour acquérir celui de phénomène astronomique.

Mais avant de découvrir ce qu'est vraiment la Voie Lactée,
faut-il déjà comprendre comment sont réparties
les étoiles autours de nous !!
 

En décembre 1609, l'astronome italien Galilée (1564-1642) construit un télescope grossissant vingt fois, avec lequel il découvre les montagnes et les cratères de la Lune. Il constate également que la Voie lactée se compose d'étoiles et découvre les quatre plus grands satellites de Jupiter. L'idée de l'immensité du système stellaire, considéré comme représentant l'Univers entier, commence à faire son chemin.

Galilée révèle en 1610 que la Voie Lactée est faite d'étoiles...
 

      L'un des 1ers à interpréter ce fait est l'astronome amateur, Thomas Wright (1711-1786), un Anglais excentrique qui représente alors l'Univers sous la forme d'une mince enveloppe sphérique d'étoiles en orbite autour d'un point central invisible et de masse importante. Dans cette figure géométrique, en regardant tangentiellement à l'enveloppe on voit bien plus d'étoiles qu'en observant dans d'autres directions, d'où la concentration de la Voie Lactée. Thomas Wright rejoint là l'idée de Démocrite..

      Puis c'est le philosophe allemand Emmanuel Kant (1724-1804) qui avance l'idée que la Voie Lactée était un système d'étoiles en forme de disque. Allant plus loin, Kant avance aussi l'hypothèse selon laquelle la Galaxie n'était qu'une parmi des myriades de systèmes stellaires tous de dimensions similaires et séparés par de grandes distances. Il identifie ces « univers-îles », pour reprendre son expression, dans les nébuleuses que les premiers grands instruments de son temps commencent à découvrir en grand nombre..

      A partir de 1774, l'astronome allemand William Herschel (1738-1822) et sa sœur Caroline (astronome également), commencent une analyse complète et systématique du ciel. Ils parviennent à la conclusion que la Voie Lactée a une forme très aplatie et irrégulière, et que le Soleil est en son centre. C'est pas encore ça..

En 1901, le Hollandais Jacobus Kapteyn (1851-1922), après avoir imaginé une méthode statistique permettant d'obtenir la distance des étoiles plus lointaines, attribue à la Voie Lactée la forme d'un disque légèrement aplati, dont le diamètre est de l'ordre de 40.000 années-lumière, mais il continue de penser (à tort) que le Soleil se situe proche de son centre.

La Voie Lactée est un disque aplati d'étoiles,
une "Galaxie" telle qu'on l'entend aujourd'hui..
 

      A partir de 1918, les recherches de Harlow Shapley (1885-1972) sur la relation période-luminosité des céphéides (étoiles variables) des amas globulaires à la périphérie de la Voie Lactée, vont le conduire à déterminer la distance des amas globulaires de la Voie lactée, à proposer des dimensions (surévaluées) pour cette dernière, et à révéler la postion du centre galactique en direction du Sagittaire, en partant notre position excentrée dans la Galaxie.

En 1923 à l'observatoire du Mont Wilson, près de Los Angeles (Californie, USA), Edwin Hubble (1889-1953) détermine la distance de la nébuleuse d'Andromède (galaxie M31) et s'aperçoit qu'elle se trouve bien au-delà des limites de la galaxie. De même, il remarque que les nébuleuses contiennent des étoiles, des amas globulaires, des novae et d'autres objets stellaires que l'on trouve également dans la galaxie. Il émet alors l'hypothèse que les nébuleuses observées sont en fait des galaxies comme la nôtre.

Ainsi, il n'y a pas que notre Galaxie dans l'Univers !!

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Sa Structure

      Il est impossible de visualiser la structure de la Voie lactée puisque nous sommes situés en son sein.

      Pour savoir à quoi ressemble notre galaxie et comment elle se comporte au fil du temps, les chercheurs en sont réduits à en construire des maquettes théoriques. Ces modèles conduisent à envisager l’existence d’un bulbe central riche en étoiles, avec, partant de lui, des bras spiralés, qui forment un immense disque aplati, où cohabitent étoiles et nuages. Bulbe et disque sont entourés par une région de forme sphérique appelée le halo, où se distinguent nombre d'amas globulaires. Enfin, ce dernier est entouré de la couronne, énorme sphère de diamètre 4 fois supérieur à la Galaxie elle-même, invisible, et d'une masse représentant 90% de la totalité du complexe galactique.

      Le bulbe, d’environ 15.000 années-lumière de diamètre, contient très peu de gaz interstellaires, mais un grand nombre d’étoiles âgées, riches en métaux (jusqu’à un million d’étoiles dans un rayon d’une année-lumière). Au centre du bulbe, le noyau est une région très dense où se trouve un trou noir supermassif, Sagittaire A, une radiosource très compacte, aussi une source X.

     Le disque, d'environ 100.000 al de diamètre et d’une épaisseur de 1.000 à 3 000 al, comprend environ 70% de la masse totale de la Voie Lactée, contient des étoiles d’âge et de masse très variés et toute la matière interstellaire (nuages d'hydrogène, de poussières), qui est concentrée dans les bras spiraux avec les étoiles les plus jeunes. Vues de dessus ou de dessous, les étoiles du disque forment donc un motif en spirale complexe, avec (au moins) cinq bras se recourbant à partir du bulbe. La structure spirale de la Galaxie fut découverte, en 1951, grâce à la radioastronomie..

      Ci-dessous, cette représentation montre la Voie Lactée, les amas globulaires disposés tout autours, dans le halo, la position du Soleil.. Le rectange noir indique la partie du disque galactique non masquée par des nuages de poussière interstellaire, plus facilement observable par les astronomes.

      Le halo contient environ 200 amas globulaires distribués assez uniformément autour du centre galactique, de part et d'autre du plan de la Voie Lactée.. Les amas globulaires sont constitués de centaines de milliers d'étoiles et sont peu obscurcis par les nuages de poussières que l'on trouve dans le disque. C'est l'étude de la distance et de la distribution spatiale des amas globulaires qui a montré que le Soleil était à environ 30.000 al du centre de la Galaxie.

Voici la Voie Lactée et ses émissions d'ondes radio..

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La Couronne et la Rotation Galactique

      La couronne a été déduite d'un phénomène gravitationnel plutôt étrange: la vitesse des étoiles par rapport au centre galactique devrait décroître en fonction de leur éloignement à celui-ci, or c'est le cas contraire qui est observé ! Ceci implique q'une grande fraction (environ 90%) de la masse de la Galaxie se trouve dans les régions externes à celle-ci. La couronne pourrait être constituée de vieilles étoiles mortes ou de masse très faible trop peu lumineuses mais cette masse bien trop énorme est le plus souvent attribuée à la masse manquante de l'Univers (matière noire).

     Tout objet de la Galaxie, étoile ou nuage, décrit une orbite circulaire autour du centre galactique. Dans les partie les plus proches du centre (jusqu’à 2 000 al environ), la rotation est assez semblable à celle d’un corps solide. Au-delà de cette distance, la vitesse angulaire reste pratiquement constante, voisine de 220 km/s entre 3 000 et 50 000 al du centre. En plus de ce mouvement d’ensemble, les étoiles ont leurs propres mouvements d’agitation plus ou moins importants.

      Le Soleil et les étoiles les plus proches tournent autour du centre de la Galaxie à cette vitesse d’environ 220 km par seconde. Ainsi, il faut 220 millions d’années au Soleil pour en faire le tour complet, ce qui constitue l' "année cosmique".