Le Système solaire effectue une révolution complète autour du centre de la Voie lactée en 210 millions d'années. La dernière fois que nous étions du même côté de la Galaxie, les premiers dinosaures parcouraient la Terre. Ce chiffre, 243.72 km/s, a pu être affiné grâce à de rares étoiles qui traversent la Galaxie comme des boulets de canon.
Les étoiles à grande vitesse sont des sondes qui sonder le champ gravitationnel de la Galaxie. Leurs trajectoires s'étendent sur des dizaines de kiloparsecs et elles ressentent les moindres irrégularités du potentiel, inaccessibles aux étoiles lentes du disque. Dans cette nouvelle étude, trois échantillons de tels objets sont combinés: 1197 étoiles issues des programmes LAMOST DR7, Gaia DR2 et DR3. Pour chaque étoile, les vitesses spatiales U, V, W sont calculées en coordonnées galactiques, puis un ellipsoïde des vitesses est construit, une distribution tridimensionnelle des vitesses qui montre à quelle vitesse les étoiles se déplacent dans différentes directions.
Les constantes d'Oort sont deux nombres qui décrivent comment la Galaxie tourne de manière non uniforme: les régions internes dépassent les régions externes, et ce décalage peut être mesuré à partir des vitesses radiales des étoiles. Pour les trois échantillons, on obtient des valeurs sensiblement différentes. Le programme I (591 étoiles, distances de 0.10 à 15.40 kpc) donne A = 15.427 ± 0.25 km/s/kpc et B = -21.095 ± 0.22 km/s/kpc. Le programme II (87 étoiles, jusqu'à 108.64 kpc) donne des valeurs anormalement basses: A = 3.883 ± 0.51 et B = -11.029 ± 0.30. Le programme III (519 étoiles, de 0.29 à 16.44 kpc) donne A = 16.510 ± 0.25 et B = -21.227 ± 0.22. Les valeurs moyennes sur les trois programmes sont: A = 11.94 ± 0.29, B = -17.78 ± 0.24, et la vitesse angulaire |A-B| = 25.07 ± 5.01 km/s/kpc.
Le programme II, qui comprend les étoiles les plus lointaines, sort du lot. Ces étoiles sont probablement éjectées du centre de la Galaxie, et leurs grandes distances introduisent des erreurs systématiques dans les parallaxes, ces déplacements angulaires qui servent à déterminer les distances. Comme un traducteur qui se laisse distraire par chaque bruissement dans la salle et transforme une réunion d'une heure en deux heures, des parallaxes imprécises faussent le résultat. Mais les programmes I et III, malgré des origines différentes des étoiles, donnent des valeurs cohérentes de A et B, proches de celles de la littérature. Cela signifie que les étoiles à grande vitesse peuvent être utilisées pour étudier la dynamique locale de la Galaxie, à condition de sélectionner soigneusement les objets avec des parallaxes fiables.
À l'avenir, les nouvelles données de Gaia DR4 et les relevés WEAVE et 4MOST permettront d'élargir l'échantillon et de vérifier comment l'origine des étoiles influence les paramètres déterminés. Ces sondes sonder déjà le halo sombre, cette masse invisible qui empêche la Galaxie de se disperser. Chaque étoile rapide est une petite expérience de gravitation menée par la nature elle-même. Et plus nous lançons de telles sondes dans l'analyse, plus la carte du champ gravitationnel de la Voie lactée devient précise.
La vitesse de rotation de la Galaxie à la distance du Soleil, déterminée dans ce travail (243.72 km/s), signifie que le système solaire effectue une révolution complète autour du centre de la Voie lactée en environ 210 millions d'années. La dernière fois que nous étions du même côté de la Galaxie, les premiers dinosaures parcouraient la Terre.