{"id":58056,"date":"2025-04-28T00:51:12","date_gmt":"2025-04-28T00:51:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/58056\/"},"modified":"2025-04-28T00:51:12","modified_gmt":"2025-04-28T00:51:12","slug":"la-voie-lactee-a-t-elle-vraiment-perdu-les-trois-quarts-de-sa-masse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/58056\/","title":{"rendered":"La Voie lact\u00e9e a-t-elle vraiment perdu les trois quarts de sa masse\u00a0?"},"content":{"rendered":"

Gr\u00e2ce aux donn\u00e9es du satellite Gaia, des astronomes ont revu \u00e0 la baisse la masse de la Voie lact\u00e9e.<\/a> De quoi remettre en question la quantit\u00e9 de mati\u00e8re sombre qu\u2019elle contient\u00a0? nous expliquent Fran\u00e7ois Hammer astronome \u00e0 l\u2019Observatoire de Paris et Fran\u00e7ois Vannucci, professeur \u00e9m\u00e9rite \u00e0 l\u2019universit\u00e9 Paris-Cit\u00e9.<\/p>\n

Notre galaxie, classiquement appel\u00e9e la Voie lact\u00e9e, est form\u00e9e d\u2019une multitude d\u2019\u00e9toiles, plus de cent milliards, que notre \u0153il ne peut pas distinguer d\u2019o\u00f9 son apparence \u00ab\u00a0laiteuse\u00a0\u00bb. C\u2019est une grande galaxie spirale et la majorit\u00e9 des \u00e9toiles, en particulier notre Soleil, se r\u00e9partissent dans un disque de pr\u00e8s de 100 000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re de diam\u00e8tre. Mais il y a beaucoup plus dans la galaxie.<\/a><\/p>\n

Tout d\u2019abord il existe des nuages de gaz o\u00f9 se formeront les nouvelles \u00e9toiles ainsi que des poussi\u00e8res. De plus, il faut aussi ajouter la tr\u00e8s \u00e9nigmatique masse manquante ou sombre qu\u2019on retrouve \u00e0 toutes les \u00e9chelles de l\u2019Univers.<\/p>\n

L\u2019observation du fond diffus cosmologique (en anglais Cosmic Microwave Background, CMB) apporte des contraintes physiques sur la pr\u00e9sence de mati\u00e8re sombre dans l\u2019Univers. La collaboration Planck fit une mesure pr\u00e9cise de ce fond, qui a \u00e9t\u00e9 compar\u00e9 \u00e0 un ensemble de donn\u00e9es pour en faire un mod\u00e8le tr\u00e8s pr\u00e9cis. La conclusion est que seulement 5\u00a0% du contenu de l\u2019Univers est constitu\u00e9 de mati\u00e8re ordinaire, les 95\u00a0% inconnus se r\u00e9partissant entre deux composantes invisibles\u00a0: 25\u00a0% sous forme de mati\u00e8re sombre et 70\u00a0% d\u2019\u00e9nergie sombre encore plus myst\u00e9rieuse.<\/p>\n

La mati\u00e8re sombre est une composante insensible \u00e0 toute interaction sauf la gravitation. Elle n\u2019\u00e9met aucun rayonnement et n\u2019interagit avec le reste de la mati\u00e8re que par les effets de sa masse.<\/p>\n

Les courbes astronomiques de rotation<\/p>\n

Au niveau de la formation des galaxies, ce serait la masse sombre, qui n\u2019\u00e9tant affect\u00e9e que par la gravitation, s\u2019est structur\u00e9e en premier dans ce qu\u2019on appelle le halo sombre, plus ou moins sph\u00e9rique, dont les dimensions d\u00e9passent de beaucoup celles de la masse visible. Cette derni\u00e8re s\u2019est accumul\u00e9e par la suite dans ces halos de mati\u00e8re sombre.<\/p>\n

Cette hypoth\u00e8se a \u00e9t\u00e9 confirm\u00e9e, dans les ann\u00e9es\u00a01970, par l\u2019astronome am\u00e9ricaine Vera Rubin, et l\u2019astronome franco-n\u00e9erlandais Albert Bosma gr\u00e2ce \u00e0 la mesure des courbes de rotation d\u2019\u00e9toiles ou de gaz froid qui orbitent autour du centre. Ces courbes montrent la variation de la vitesse de rotation en fonction du rayon de l\u2019orbite. Notons que, dans le disque, les orbites sont quasi circulaires. Un exemple typique est donn\u00e9 dans la figure ci-dessous.<\/p>\n

\"LaLa vitesse de rotation observ\u00e9e n\u2019est pas en accord avec celle calcul\u00e9e en prenant en compte uniquement la mati\u00e8re ordinaire. Fourni par l’auteur\u2002-\u00a0Fran\u00e7ois Hammer et Fran\u00e7ois Vannucci<\/p>\n

On y voit que les \u00e9toiles visibles se r\u00e9partissent dans une r\u00e9gion concentr\u00e9e et leur vitesse de rotation d\u00e9cro\u00eet rapidement d\u00e8s 30.000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re, en accord avec la gravitation de Newton.<\/p>\n

C\u2019est une v\u00e9rification de la deuxi\u00e8me loi de Kepler\u00a0: les vitesses de rotation d\u00e9croissent comme l\u2019inverse de la racine carr\u00e9e de la distance au centre d\u2019attraction. Cette loi se v\u00e9rifie d\u00e9j\u00e0 dans le cas des plan\u00e8tes qui tournent de moins en moins rapidement \u00e0 mesure qu\u2019elles sont plus \u00e9loign\u00e9es du Soleil. Mais si l\u2019on examine la galaxie dans son ensemble, la masse sombre donne une composante qui s\u2019\u00e9tend bien au-del\u00e0. Les courbes de rotation semblent plates, on ne constate pas de d\u00e9croissance de la vitesse jusqu\u2019\u00e0 des distances approchant 100.000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re.<\/p>\n

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Les vitesses de rotation se mesurent par l\u2019effet Doppler qui se traduit par un d\u00e9calage du rayonnement des objets examin\u00e9s vers les fr\u00e9quences basses (le rouge pour le spectre visible). Pour la Voie lact\u00e9e, notre Soleil est \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du disque et c\u2019est un grand d\u00e9fi d\u2019analyser des mouvements d\u2019\u00e9toiles pour lesquels les lignes de vis\u00e9e sont transverses et changeantes. C\u2019est ce qu\u2019a su r\u00e9soudre Gaia<\/a>, un satellite lanc\u00e9 fin\u00a02013 par l\u2019Agence spatiale europ\u00e9enne (acronyme anglais, ESA).<\/p>\n

Les donn\u00e9es de Gaia<\/p>\n

Gaia est un satellite astrom\u00e9trique, c\u2019est-\u00e0-dire qu\u2019il mesure les mouvements dans le ciel de plus d\u2019un milliard d\u2019\u00e9toiles en les observant \u00e0 diverses \u00e9poques. Pr\u00e8s de 33\u00a0millions d\u2019\u00e9toiles ont \u00e9t\u00e9 aussi observ\u00e9es en spectroscopie pour mesurer leurs vitesses radiales, c\u2019est-\u00e0-dire leurs mouvements dans notre direction. Avec deux vitesses dans le plan du ciel et la vitesse radiale, cela donne en trois dimensions les vitesses et les positions de 1,8\u00a0million d\u2019\u00e9toiles du disque galactique.<\/p>\n

Conna\u00eetre les mouvements dans toutes les directions apporte une mesure beaucoup plus pr\u00e9cise de la courbe de rotation caract\u00e9risant notre galaxie.<\/p>\n

Le r\u00e9sultat de Gaia est donn\u00e9 sur la figure ci-dessous. On y voit une d\u00e9croissance qui suit la loi de Kepler, depuis le bord du disque visible \u00e0 environ 50.000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re jusqu\u2019\u00e0 80.000 ann\u00e9es-lumi\u00e8re. C\u2019est la premi\u00e8re fois que l\u2019on d\u00e9tecte un tel d\u00e9clin k\u00e9pl\u00e9rien<\/a> pour une grande galaxie spirale.<\/p>\n

\"R\u00e9sultatsR\u00e9sultats obtenus par Gaia. Fourni par l’auteur
\n\u2002-\u00a0Fran\u00e7ois Hammer et Fran\u00e7ois Vannucci<\/p>\n

Avec ce profil mesur\u00e9, on peut d\u00e9duire une masse totale de la galaxie d\u2019environ 200\u00a0milliards de masses solaires, avec une incertitude de 10\u00a0%. La masse de la Voie lact\u00e9e \u00e9tait auparavant estim\u00e9e \u00e0 1.000 milliards de masses solaires, cinq fois plus.<\/p>\n

Avec une masse de mati\u00e8re ordinaire (\u00e9toiles et gaz) de pr\u00e8s de 60\u00a0milliards de masses solaires, le rapport masse invisible\/masse ordinaire est \u00e0 peine sup\u00e9rieure \u00e0 2, tr\u00e8s inf\u00e9rieur \u00e0 ce qui est connu pour les autres galaxies spirales o\u00f9 on trouve un rapport entre 10 et 20. Ceci est \u00e0 comparer avec le rapport 5, indiqu\u00e9 en pr\u00e9ambule, mesur\u00e9 pour l\u2019Univers global \u00e0 l\u2019aide du fond cosmologique.<\/p>\n

Pourquoi notre galaxie aurait-elle une dynamique diff\u00e9rente des autres galaxies spirales\u00a0? Les galaxies spirales ont une histoire compliqu\u00e9e. On a d\u2019abord pens\u00e9 qu\u2019elles se formaient lors d\u2019un effondrement primordial aux premi\u00e8res \u00e9poques de l\u2019Univers. On sait depuis les ann\u00e9es\u00a02010<\/a> que les galaxies actuelles n\u2019ont pas pour origine la premi\u00e8re structuration de la mati\u00e8re, mais qu\u2019elles d\u00e9coulent d\u2019une s\u00e9rie de collisions entre galaxies plus jeunes, capables de former les grands disques spiraux observ\u00e9s.<\/p>\n

La dynamique d\u2019aujourd\u2019hui d\u00e9pend donc de l\u2019histoire de ces collisions. Or, notre galaxie a connu une histoire relativement calme avec une grande collision il y a 9\u00a0milliards \u00e0 10\u00a0milliards d\u2019ann\u00e9es<\/a>. Ceci explique que le disque externe, dans lequel les \u00e9toiles suivent des orbites quasi circulaires, soit \u00e0 l\u2019\u00e9quilibre. Pour la grande majorit\u00e9 des galaxies spirales, la derni\u00e8re collision est advenue beaucoup plus tardivement, il y a seulement 6\u00a0milliards d\u2019ann\u00e9es.<\/p>\n

La carte et le territoire de Louis XIV<\/p>\n

Finalement, on peut dire que non seulement la galaxie n\u2019a pas perdu les trois quarts de sa masse, mais la nouvelle \u00e9valuation de la mati\u00e8re sombre pr\u00e9sente donne un r\u00e9sultat qui remet en question certaines certitudes cosmologiques. La quantit\u00e9 locale de masse sombre s\u2019av\u00e8re tr\u00e8s inf\u00e9rieure \u00e0 ce qu\u2019on trouve \u00e0 d\u2019autres \u00e9chelles de l\u2019Univers, peut-\u00eatre du fait de l\u2019histoire sp\u00e9ciale de notre galaxie.<\/p>\n

Cela r\u00e9sonne avec un \u00e9pisode du r\u00e8gne de Louis XIV. Il demanda \u00e0 ses astronomes une nouvelle cartographie du pays \u00e0 partir de donn\u00e9es astronomiques, suivant une recette imagin\u00e9e par Galil\u00e9e. La m\u00e9thode \u00e9tait beaucoup plus pr\u00e9cise que celle fournie par les arpenteurs, mais la carte ainsi obtenue se r\u00e9v\u00e9la tr\u00e8s surprenante. Elle montra un r\u00e9tr\u00e9cissement notable du royaume sur le flanc de la c\u00f4te ouest et le roi, irrit\u00e9, aurait d\u00e9clar\u00e9\u00a0: \u00ab\u00a0Mes astronomes ont fait perdre \u00e0 la France plus de territoires que tout ce qu\u2019avaient gagn\u00e9 mes militaires.\u00a0\u00bb<\/p>\n

\"The <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Gr\u00e2ce aux donn\u00e9es du satellite Gaia, des astronomes ont revu \u00e0 la baisse la masse de la Voie…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":58057,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[6447,386,1011,27,142,43,40,41,39,42,44,387],"class_list":{"0":"post-58056","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-sciences-et-technologies","8":"tag-esa","9":"tag-espace","10":"tag-fr","11":"tag-france","12":"tag-high-tech","13":"tag-science","14":"tag-science-and-technology","15":"tag-sciences","16":"tag-sciences-et-technologies","17":"tag-technologies","18":"tag-technology","19":"tag-univers"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@fr\/114412852641769688","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58056","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=58056"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58056\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/58057"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=58056"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=58056"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=58056"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}