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Combien y a-t-il d’étoiles dans notre galaxie, la Voie lactée, et quelle est sa masse ?

Combien y a-t-il d’étoiles dans notre galaxie, la Voie lactée, et quelle est sa masse ?

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Nous, terriens, vivons dans la région tempérée d’une étoile assez banale, classée de type naine jaune, qui évolue à l’intérieur d’une galaxie spirale que nous appelons Voie lactée. Il y a des milliards et des milliards d’autres étoiles autour de nous et à travers la galaxie : des naines jaunes comme le Soleil, de très nombreuses naines rouges comme notre plus proche voisine Proxima du Centaure — des étoiles plus petites, moins chaudes et moins brillantes —, des géantes bleues, des géantes rouges, des supergéantes rouges, sans oublier des trous noirs. Les étoiles géantes sont moins abondantes que les étoiles les plus petites. Leurs couleurs, quant à elles, trahissent leurs températures de surface. Bleue pour les plus chaudes, jaune et rouge pour les moins chaudes.

La galaxie compte des étoiles par milliards auxquelles s’ajoutent des trous noirs stellaires (difficiles à identifier) et au moins un trou noir supermassif, Sagittarius A, en plein centre de la Voie lactée, à environ 26 000 années-lumière de la Terre. Sa masse est estimée à 4 millions de fois celle du Soleil. Notre galaxie est aussi constituée de nuages de matière froide, ou un peu plus chaude, qui sont des restes d’une étoile qui a explosé en supernova. Et enfin, d’hypothétique et insaisissable matière noire, dedans et autour, formant comme un halo et influence, par sa gravité, la dynamique de la Voie lactée et de ses galaxies satellites.

La galaxie spirale IC 5332 photographiée dans le visible par Hubble. Crédit : ESA, Webb, NASA & CSA, J. Lee, the PHANGS-JWST, PHANGS-HST Teams

Vous l’aurez compris, une galaxie n’est pas juste une communauté d’étoiles. C’est une mégapole, avec ses habitants individuels, en mouvement dans la ville à travers ses infrastructures, d’un quartier ou d’un bâtiment à l’autre. La métropole n’est donc pas uniquement constituée de ses habitants. Pour filer encore la métaphore urbaine, les grandes villes sont tentaculaires et forment une union cohérente avec leur banlieue avec lesquelles elles interagissent en permanence.

La Voie lactée a un diamètre estimé à 100 000 années-lumière. Mais en réalité, cela ne représente que la partie la plus dense et lumineuse, la part émergée de l’iceberg. Car en considérant son halo, infiniment plus ténu, de gaz diffus et d’étoiles égarées, la galaxie a un diamètre total de 200 à 325 000 années-lumière. Nous, le Soleil, la Terre, nous ne sommes qu’à 26 000 années-lumière de la place centrale.

La même galaxie spirale IC 5332 mais cette fois sondée dans l'infrarouge par le télescope spatial James-Webb. Sa vue pénétrante révèle la matière froide éparpillée dans les bras spiraux. Les nuages sont interconnectés et composent un réseau souterrain de la galaxie, ou son squelette. Crédit : ESA, Webb, NASA & CSA, J. Lee, the PHANGS-JWST, PHANGS-HST Teams

Quelle est la masse de la Voie lactée ?

Des recherches récentes ont évalué à quelque 1 000 milliards de fois la masse du Soleil, celle de la Voie lactée dans sa totalité. Mais une nouvelle étude publiée début octobre 2022 dans la revue internationale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (disponible sur ArXiv), et présentée comme la plus précise à ce jour, table sur 550 millions de masses solaires. C’est presque deux fois moins que la précédente.

Selon un de ses principaux auteurs, Xue Xiangxiang, de l’Académie des sciences chinoises : « nos derniers résultats suggèrent que la Voie lactée pourrait être "plus mince" que nous ne le pensions auparavant. Cela signifie qu'il y a beaucoup moins de matière noire non lumineuse mais gravitationnelle dans la Galaxie qu'on ne l'avait initialement estimé » (propos recueillis par l’agence de presse chinoise Xinhua). Leur étude s’est appuyée sur les observations très précises du satellite européen GAIA et du nouveau et puissant télescope chinois LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope).

Structure supposée de la Voie lactée, vue de profil (à droite) et du dessus (à gauche). Comme nous sommes à l'intérieur de notre Galaxie, il nous est (pour l'instant en tout cas) impossible de l'observer dans sa totalité. Crédit : NASA, JPL-Caltech, ESA, ATG medialab

550 millions de masses solaires, cela reste beaucoup quand même. Les scientifiques soulignent combien il est important pour eux de mesurer le plus précisément possible la masse de notre Galaxie, car cela leur permet d’inférer la dynamique de la Voie lactée, et ainsi de préciser le scénario de son évolution. Comment sera son avenir pour les prochaines dizaines et centaines de millions d’années, sa croissance et comment vont se dérouler ses interactions avec toutes ses galaxies voisines, des plus proches à 150 000 années-lumière, jusque’à la grande Andromède, à 2,5 millions d’années-lumière. Pour l’instant, les chercheurs de l’étude publiée préfèrent encore nuancer leurs résultats, car il y a trop d’incertitudes causées par les limitations des observations.

Quant au nombres d’étoiles dans la Voie lactée, il est couramment évalué entre 200 et 400 milliards. Mais il sera toujours difficile de connaitre la population stellaire avec précision, car les étoiles les plus petites et moins brillantes sont les plus nombreuses, et les plus discrètes. C’est comme vouloir recenser précisément tous les cailloux dans le lit d’une rivière asséchée. Les plus petits sont innombrables, au contraire des plus gros.

À l’œil nu, nous sommes encore plus limités puisque par une belle nuit sans Lune et sans pollution lumineuse, nous distinguons que 3 000 étoiles environ. Et la Voie lactée est pareille à une nuée vaporeuse allongée. Un fleuve de lait éthéré.