Nous sommes tous habitués à voir des cartes de la Voie Lactée riches en étoiles et en nébuleuses. Mais il y a des zones que nous ne pouvons pas voir ou cartographier en utilisant les méthodes conventionnelles. Il n’y a aucun moyen de sortir de la galaxie pour prendre des photos de tout le Shebang.
Selon Keith Hawkins de l’Université du Texas à Austin, nous sommes piégés à l’intérieur de la Voie lactée et ne pouvons pas avoir une vue à vol d’oiseau. « C’est comme être dans une grande ville », a-t-il expliqué. « Vous pouvez regarder autour de vous les bâtiments et vous pouvez voir dans quelle rue vous vous trouvez, mais il est difficile de savoir à quoi ressemble toute la ville à moins d’être dans un avion qui survole. »
Pour contourner cette limitation, Hawkins a utilisé une technique appelée « cartographie chimique » ou cartographie chimique. Il cartographie des endroits que nous ne pouvons pas voir avec nos puissants télescopes ou des zones dont nous n’avons que de bons modèles et simulations. « Je voulais voir à quel point ces modèles et illustrations étaient précis », a-t-il déclaré. « Et pour voir si la cartographie chimique peut révéler une vision plus claire des bras spiraux de la Voie lactée. »
Remplissez la Voie lactée à l’aide de la cartographie chimique
Lorsque vous regardez des cartes et des images du ciel, les étoiles ressortent. La plupart des cartes de la Voie lactée tirent parti de cette fonctionnalité. Les concentrations de jeunes étoiles (en particulier) se démarquent le plus parce qu’elles sont si brillantes. Ils se forment dans les zones où les bras spiraux rotatifs compriment les nuages de gaz et de poussière. Le résultat est des lots d’étoiles nouveau-nées. Ainsi, l’un des moyens les plus simples de cartographier ces bras est de rechercher de nouvelles étoiles.
Partout où vous naissez une étoile, vous avez aussi des globules stellaires – des nuages de gaz et de poussière. Ces nuages cachent souvent de nouvelles étoiles – et les bras des galaxies – à notre vue. C’est là que la cartographie chimique devient utile. Elle est basée sur la connaissance du contenu métallique des étoiles. Les premières étoiles de l’univers (et les étoiles les plus anciennes de la galaxie) sont plutôt pauvres en métaux. Cela signifie qu’il s’agit principalement d’hydrogène et d’hélium. Quand ils sont morts, ils ont dispersé des éléments plus lourds tels que le carbone, l’oxygène, etc. (les astronomes les appellent « métaux ») dans l’espace interstellaire. Ces éléments sont devenus une partie des prochaines générations d’étoiles. Chaque lot d’étoiles suivant contient des minéraux plus complexes que les générations « parentes ».
La cartographie chimique suit la distribution des étoiles riches en métaux dans les bras spiraux de la galaxie, les jeunes étoiles ayant une teneur en métal plus élevée. En fait, les astronomes ont vu une « ceinture de métal » dans la galaxie qui peut être visible par des observateurs éloignés. Donc, en théorie, Hawkins a postulé que si vous pouviez tracer la métallicité des étoiles dans les bras que vous pouvez voir, vous pourriez « remplir » la largeur des bras spiraux que nous ne pouvons pas voir.
Remplir les cartes chimiques des bras de la Voie Lactée
Pour tester cette idée, Hawkins a analysé les données du télescope spectroscopique multi-objets à fibre à grande surface du ciel (LAMOST) et du télescope spatial Gaia. Gaia a réalisé des relevés incroyablement précis et complets de la Voie lactée, mesurant plus de deux milliards d’objets. Heureusement, les données de Gaia incluent des mesures de la composition chimique d’environ un pour cent de la galaxie, ce qui était suffisamment de données pour que Hawkins puisse les utiliser pour la cartographie chimique.
Hawkins a cartographié pour la première fois la distribution du métal dans notre galaxie, en commençant par la région autour du soleil. Il y a beaucoup de données sur notre zone locale – qui s’étendait à environ 32 600 années-lumière. Il a estimé que les régions hautement métalliques des étoiles devaient s’aligner avec les bras spiraux. Les étoiles les moins riches en métaux devraient se trouver dans les régions entre les bras.
Comparez-la ensuite à d’autres cartes de la Voie lactée. Il a constaté que les bras en spirale de ces diagrammes étaient alignés avec ceux de ses diagrammes métalliques. Parce que sa carte montrait des bras en spirale basés uniquement sur la métallicité stellaire (plutôt que sur la lumière des étoiles), de nouvelles régions sont apparues. C’étaient des endroits qui n’étaient pas cartographiés par d’autres cartes, probablement parce qu’ils ne pouvaient pas être vus facilement.
« Le gros point à retenir est que les bras spiraux sont en effet beaucoup plus riches en métaux », a déclaré Hawkins. « Cela démontre la valeur de la cartographie chimique pour déterminer la structure et la formation de la Voie lactée. Cela a le potentiel de changer complètement notre vision de la galaxie. »
Connaître notre galaxie de l’intérieur
Alors que les astronomes savent depuis des décennies que la Voie lactée est une galaxie spirale, ils ont eu du mal à déterminer la forme exacte du bras et du noyau. Ces jours-ci, nous savons que c’est une spirale avec une tige. La même tige peut diriger le gaz des bras spiraux vers le noyau. Là, il est finalement pris dans des vagues d’activité de starbirth.
Nous ne pouvons pas toujours voir l’activité dans le noyau, donc les cartes chimiques peuvent s’avérer être un outil très utile pour cartographier cette région de la galaxie. La mission en cours de Gaia pour cartographier la galaxie et fournir plus d’informations chimiques sur les étoiles de notre galaxie aidera les astronomes comme Hawkins à compléter notre vision de la Voie lactée et de ses structures. « Comme beaucoup des premiers explorateurs, qui ont créé des cartes de mieux en mieux de notre univers, nous créons maintenant des cartes de mieux en mieux de la Voie lactée », déclare Hawkins. « Ces cartes révèlent des choses que nous pensions être vraies, mais nous devons encore vérifier. »
pour plus d’informations
La cartographie chimique révèle les bras spiraux de la Voie lactée
La cartographie chimique utilisant LAMOST et Gaia révèle une structure azimutale et en spirale dans le disque galactique
Site de Gaïa
