disque galactique

Les galaxies diffuses, éparpillées dans l'amas de Persée, ressemblent à des fantômes parmi leurs voisines brillantes. Elles sont si ténues que les objets lointains se voient à travers, et elles contiennent des centaines de fois moins d'étoiles que notre Voie lactée.

Une galaxie ressemble à une ville : au centre, des lumières vives et une densité de bâtiments élevée, tandis qu'en périphérie, les lumières se raréfient et laissent place au vide. Mais si l'on observe la rotation du gaz dans le disque galactique, on constate que sa vitesse ne chute presque pas en périphérie.

Le disque galactique ressemble à une ondulation figée à la surface de l'eau : chaque perturbation laisse une trace que l'on peut lire des milliards d'années plus tard.

Baissez la lumière. Sur scène, un théâtre d'ombres où il n'y a que r marionnettistes — mais l'écran obéit aux lois de la courbure de l'espace-temps hyperbolique. Chaque geste de la main engendre un motif que les mathématiciens appellent un groupe discret d'isométries.

Au cœur de presque chaque grande galaxie brille un noyau actif — un trou noir supermassif entouré d'un disque plat en rotation de gaz incandescent. Ce disque scintille déjà par lui-même, mais les astrophysiciens ont suspecté qu'un essaim entier de petits trous noirs de masse stellaire se cache à l'intérieur.

Au centre de presque chaque grande galaxie se cache quelque chose de supermassif et de sombre. Le plus souvent, on pense qu'il s'agit d'un trou noir – une région où la gravité est si forte que même la lumière ne peut s'en échapper. Mais et si, là, il n'y avait pas un trou noir, mais une sphère dense de particules ultra-légères – une étoile bosonique ?

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.

Sur une aire de jeux, on vient de lancer le manège. Dans les premières secondes, les enfants s'agglutinent encore, s'accrochent aux barres, et l'ensemble est chaotique. Mais après quelques instants, la force centrifuge les aligne en cercle, donnant au mouvement une forme nette.

Une corde de guitare ne produit que certaines notes lorsqu'on la pince sur les frettes. De même, le disque de gaz et de poussière autour d'une jeune étoile est parcouru d'ondes stationnaires, mais seules certaines vibrations survivent.

Jusqu'ici, les astronomes calculaient la masse des galaxies comme s'il s'agissait de sphères parfaites. Or, une galaxie est une crêpe aplatie. Le nouveau modèle « Perdu et retrouvé » tient compte de la forme réelle : il additionne l'attraction de toutes les parties du disque, et pas seulement du renflement central.

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.

Dans une constellation où naissent de nouvelles étoiles, l'une d'elles se comporte comme une ampoule défectueuse : tantôt elle brille régulièrement, tantôt elle s'assombrit soudainement de plusieurs fois.

On pensait autrefois que seules les galaxies de forme elliptique pouvaient engendrer d'immenses jets d'émission radio — des jets radio provenant des trous noirs supermassifs centraux. Une nouvelle étude a prouvé le contraire : parmi les galaxies spirales, on trouve aussi de puissantes fontaines radio.

Dans le noyau dense de l'amas globulaire NGC 6397, où les étoiles se bousculent comme des passagers à l'heure de pointe, les astronomes ont remarqué un couple étrange.

La galaxie du Sagittaire a percuté le disque de la Voie lactée et l'a traversé à maintes reprises, telle une pierre jetée dans un étang paisible. Chaque impact a laissé des ondulations : des vagues et des courbures dans le champ stellaire.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent des disques de gaz et de poussière – ce sont des chantiers de construction pour les futures planètes. Dans le système double HD 142527, ce disque est particulièrement intéressant.

Une carte de ville où, au lieu des rues, on aurait les vitesses des voitures, et au lieu des immeubles, la teneur en métaux des étoiles. Avec une telle carte, on peut repérer le centre et les périphéries sans connaître les distances exactes. C'est précisément cette approche qu'ont adoptée les astronomes pour notre Galaxie, en utilisant les diagrammes « longitude–vitesse » (ℓ–v).

Le Soleil ne tourne pas comme un corps rigide : son équateur effectue une rotation plus rapide que ses pôles. Cette différence de vitesse de rotation crée des couches qui se déplacent à des vitesses différentes, comme des courants océaniques à différentes profondeurs.

Trois galaxies lointaines tournent comme des manèges géants. Leurs étoiles et leur gaz se déplacent le long de bras spiraux, et la vitesse de ce mouvement permet de calculer la quantité totale de matière dans la galaxie — visible et invisible.

Dans le nuage sombre NGC 6334I-North, à 5500 années-lumière de la Terre, l'interféromètre radio ALMA a aperçu quelque chose d'inattendu : autour d'une jeune étoile massive tourne un disque de gaz et de poussière, et à l'intérieur, sept condensations denses. Chacune d'elles pourrait devenir une étoile.