galaxie d'Andromède

Dans l'amas dense de galaxies Abell 2744, où la gravité courbe la lumière comme une lentille, le télescope James Webb a repéré un nouveau point. Il est apparu sur les images de 2023, puis a commencé à changer de luminosité.

Le ciel nocturne semble noir, mais en réalité, les télescopes révèlent des millions de galaxies – certaines si faibles qu'elles se fondent dans le fond du ciel.

Les géantes rouges au centre de la Voie lactée ressemblent à des phares lointains qui s'embrasent puis s'éteignent. Leur lumière traverse une poussière dense, mais les méthodes habituelles de mesure des distances échouent ici : les étoiles sont trop brillantes et instables, et la poussière déforme l'image.

La galaxie d'Andromède est notre plus proche grande voisine, et comme la Voie lactée, elle possède un manteau de gaz invisible. Ce manteau, fait de gaz très chaud et ténu, s'étend sur des centaines de milliers d'années-lumière. Le voir directement est presque impossible – le gaz est trop faible.

Deux galaxies – notre Voie lactée et son compagnon, le Grand Nuage de Magellan – tournent lentement l'une autour de l'autre. Leur attraction gravitationnelle agite les confins lointains de la Voie lactée, comme un caillou jeté dans un étang fait onduler l'eau.

Le spectacle cosmique se déroule sur la scène de la galaxie Centaurus A. Dans le rôle principal, un trou noir supermassif avec un jet puissant qui transperce l'espace sur des centaines de milliers d'années-lumière.

Le modèle cosmologique standard ΛCDM, où la matière noire et l'énergie noire jouent les architectes en chef de l'Univers, prédit depuis des décennies les données astronomiques avec la précision d'un chronomètre suisse. Trois génies en ont posé les fondations.

Le principe cosmologique — l'affirmation que l'Univers est homogène et isotrope à grande échelle — est le gardien de notre compréhension du monde depuis Edwin Hubble et Georges Lemaître, dont les idées sont à la base du modèle du Big Bang.

On imagine souvent l'Univers primordial comme une crèche : la plupart des galaxies y sont des taches amorphes, turbulentes et irrégulières, gorgées de gaz et d'éruptions de formation stellaire.

Pendant vingt-trois ans, Hubble et James Webb ont scruté le cœur d'Omega Centauri, un amas globulaire où des millions d'étoiles se pressent dans un espace d'environ cent cinquante années-lumière de diamètre.

L'Univers à 700 millions d'années, c'est un chantier bruyant où les premières lumières commencent à peine à s'allumer. Les télescopes ont capté un signal de cette époque lointaine : la galaxie REBELS-25, massive et pleine de carburant stellaire.

Le halo stellaire de la Voie lactée est un palimpseste galactique : un manuscrit ancien où, sous le texte visible, se cachent des couches plus anciennes. On a longtemps pensé que la structure Gaïa-Saucisse/Encelade (GSE) était la dernière inscription de ce manuscrit, la trace d'une seule fusion cataclysmique.

Une loupe concentre la lumière du soleil en un point brillant. Si le verre présente un défaut minuscule, la tache lumineuse se déforme. C'est à peu près ainsi que fonctionne la lentille gravitationnelle : une galaxie massive courbe les rayons lumineux d'une source plus lointaine, créant une image agrandie et parfois déformée.

Un projecteur éclaire une salle obscure. Entre la lampe et le mur, une lentille invisible passe — et la tache de lumière devient un instant plus brillante, se déplace légèrement.

Pendant près d'un demi-siècle, les astronomes ont cherché délibérément la glycine – l'acide aminé le plus simple, l'un des éléments fondamentaux des protéines – dans le milieu interstellaire.

Autour de notre Galaxie, telle une couronne invisible, s'étend un nuage de gaz ténu, chauffé à des millions de degrés. On l'appelle le halo galactique. Voir cette lueur directement est difficile : elle émet des rayons X mous, absorbés par l'atmosphère terrestre.

Une pièce sombre, de la poussière flotte dans l'air. Une lampe puissante s'allume – et les particules de poussière s'illuminent, révélant leur position. Les astronomes ont appliqué une technique similaire à notre Galaxie.

Une ville lointaine vue à travers une vitre embuée : les lumières vives se brouillent, les détails se perdent. C'est à peu près ainsi que les astronomes voient le gaz contenant des ions magnésium (magnésium) dans notre Galaxie — les raies spectrales les plus fortes « saturent », empêchant de comprendre la quantité réelle de matière.

Une poignée de pièces de monnaie accélérée jusqu'à un cinquième de la vitesse de la lumière. Voilà à quoi ressembleront les sondes interstellaires Coracle : de minuscules engins de quelques grammes, chacun muni d'une pellicule de voile très fine.

L'Univers tient le registre de chaque étoile naissante. En 13,8 milliards d'années, tant d'étoiles se sont allumées dans les galaxies que leur « recensement » permet de déduire la nature même du cosmos, comme les cernes d'un arbre révèlent le climat des années passées.

Il y a environ 11 milliards d'années, la Voie lactée a subi une collision frontale. Pas avec un astéroïde, mais avec toute une galaxie plus petite. Elle a percuté la nôtre et a été déchiquetée, comme un nuage de farine frappé d'un coup de poing.

Dans un nuage dense de gaz et de poussière où naissent des étoiles géantes, le télescope ALMA a aperçu quelque chose de familier. Quatre minces jets de gaz s'échappent de la même région, chacun laissant derrière lui une chaîne de nœuds brillants – comme une ligne pointillée.

À la périphérie de notre Galaxie, bien au-delà du disque d'étoiles familier, le télescope Subaru a aperçu quelque chose d'inattendu : un nuage d'étoiles dispersé, s'étendant sur une surface de cent degrés carrés dans le ciel.

Une fontaine jaillit du centre de la ville à une vitesse des milliers de fois supérieure à celle d'un vélo de coursier. Cette « fontaine » — un flux de gaz accéléré à 5500 kilomètres par seconde — a été observée par les astronomes dans la galaxie GLIMPSED-329380.

Au télescope, on voit une galaxie qui ressemble à une immense toupie lumineuse. Son disque s'étend sur trente mille années-lumière — un tiers du diamètre de notre Voie lactée. Mais le plus surprenant : cette toupie existait déjà deux milliards d'années après la naissance de l'univers.

Le compagnon de l'étoile HIP 53005 a laissé les astronomes perplexes. La couleur et la luminosité et le spectre indiquent une masse d'environ 80 Jupiter — juste à la limite de la combustion de l'hydrogène, où l'objet n'est plus une planète, mais pas encore une étoile.

La lumière d'un quasar lointain — le noyau brillant d'une galaxie — passe près d'une galaxie massive et se courbe, comme le faisceau d'une lampe de poche à travers un verre irrégulier. Si la lentille et la source sont presque parfaitement alignées, on observe non pas un seul quasar, mais plusieurs images de celui-ci.

Une immense loupe de gravité a agrandi une galaxie lointaine, et les astronomes ont plongé dans sa cuisine chimique.

Depuis près d'un siècle, les astronomes traquent la matière noire, cette armature invisible qui empêche les galaxies de se désagréger. Le premier à en parler fut Fritz Zwicky, puis Vera Rubin en a prouvé l'existence en montrant que les étoiles des confins galactiques se déplacent trop vite.

Comme une rivière qui disparaît soudain sous terre, le bras de Persée de la Voie lactée s'interrompt dans une région que les astronomes appellent le Golfe de la Girafe. Là où la bande lumineuse d'étoiles devrait se poursuivre, on voit un « vide » sombre.

La Voie lactée et la galaxie d'Andromède sont comme deux immenses volées d'oiseaux qui se rapprochent dans le ciel. Les nouvelles données du télescope Gaia montrent qu'Andromède ne dévie presque pas sur le côté. La probabilité de leur fusion est de 90 % !

Dans les amas de galaxies, la matière noire invisible sert de charpente qui maintient les systèmes stellaires ensemble. Sa forme est révélée par une lueur diffuse — les étoiles arrachées aux galaxies par les forces de marée.

Au cœur même de la Voie lactée, derrière un épais rideau de poussière, se cache un gigantesque amas de gaz : la zone moléculaire centrale. On ne peut pas la voir à l'œil nu : la poussière absorbe la lumière visible, comme un brouillard épais masque les lumières d'une ville.

La lumière des étoiles lointaines, en traversant la poussière cosmique, perd une partie de son énergie. Les grains de poussière absorbent et diffusent la lumière, et la manière dont ils le font à différentes longueurs d'onde renseigne sur leur composition et leur taille. Les astronomes appellent cela la courbe d'absorption de la poussière.

Dans l'amas de la Règle, l'amas de galaxies riche le plus proche de nous, les astronomes ont repéré une onde de choc. Elle est née lorsqu'un amas a percuté un autre, comme la vague à la proue d'un navire fendant l'eau. Cette onde a comprimé et chauffé le gaz entre les galaxies. Deux galaxies se trouvent juste derrière le front de l'onde.

Dans le ciel austral, l'étoile Acrux brille intensément – c'est le point le plus bas de la constellation de la Croix du Sud. Ce n'est pas une étoile unique, mais toute une famille. De nouvelles observations ont révélé qu'elle ne compte pas cinq, mais sept étoiles liées par la gravité, comme des enfants se tenant par la main dans une ronde.

Une galaxie lointaine, semblable à notre Voie lactée, souffle du gaz dans l'espace comme un sèche-cheveux chasse la poussière d'une table. Sept rayons de lumière provenant d'un objet encore plus distant ont traversé ce nuage de gaz, et les astronomes ont constaté que le flux de gaz est étroit, comme un jet d'eau, et non large comme un éventail.

L'Univers ressemble à une toile d'araignée géante : les galaxies ne sont pas dispersées au hasard, mais regroupées en nœuds et le long de filaments. À l'intérieur des filaments, il y a beaucoup de gaz, et c'est là que de nouvelles étoiles s'allument le plus souvent. Mais comment cela a-t-il évolué avec le temps ?

Les étoiles bleues géantes naissent généralement dans des pouponnières stellaires exiguës — les amas ouverts du fin disque de notre Galaxie. Mais parfois, on en découvre bien au-dessus du disque, comme éjectées de leur foyer. Comment sont-elles arrivées là ?

Les galaxies, tels des tourbillons géants, entrent parfois en collision et fusionnent. Dans ce chaos, le gaz se comprime, de nouvelles étoiles s'embrasent, et au cœur même naît un radiophare brillant. Sa lumière — non pas visible à l'œil, mais sous forme d'ondes radio — perce la poussière et le gaz, comme une sirène à travers le brouillard.