disque mince galactique

Une vieille ville se dote de nouveaux faubourgs. Au centre, des ruelles étroites où la vie s'est presque figée, et en périphérie, un chantier bouillonne. C'est l'image d'une galaxie spirale dont le noyau abrite des étoiles vieillies depuis longtemps, tandis que le disque externe continue de former des étoiles.

Un million d'orbites, c'est la même partition. Neuf halos de matière noire, neuf orchestres sans chef. Tous les musiciens jouent les mêmes notes, mais dans chaque salle, la musique sonne différemment : parfois harmonieuse, parfois désynchronisée.

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.

Le manège tourne : plus on s'assoit loin du centre, plus on est emporté vite. Pour les galaxies, on a longtemps pensé la même chose — les étoiles des confins devraient tourner plus lentement que celles proches du centre. Mais dès les années 1970, on a découvert que dans de nombreuses galaxies spirales, la vitesse des étoiles ne chute presque pas avec la distance au centre.

Le ciel nocturne semble être un semis aléatoire d'étoiles. Mais si on l'observe sur de très grandes distances, le chaos disparaît. Les galaxies se rassemblent en de longs filaments et de vastes murs, et entre eux s'ouvrent d'immenses vides — les vides cosmiques. Cette structure est appelée la toile cosmique.

Les galaxies naines qui orbitent autour de la Voie lactée semblent avoir survécu à une tempête gravitationnelle. Leurs corps stellaires sont étirés, dispersés en queues de marée et échauffés de l'intérieur.

L'atmosphère de Titan, découverte par Christiaan Huygens, est opaque aux télescopes ordinaires. Mais la spectroscopie révèle des « fenêtres » de transparence — d'étroites zones où le brouillard se dissipe.

À 460 années-lumière de nous, autour de l'étoile HD 135344B, orbite un disque dense de gaz et de poussière. Il ressemble à un disque vinyle géant que quelqu'un aurait fêlé : une cavité béante s'ouvre dans le disque, et à travers elle, tel un pont fragile, s'étire un filament de poussière.

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.

On ouvre un vieux coffre rempli de trésors de famille et, à l'intérieur, on découvre des bijoux que l'on croyait contemporains de l'arrière-grand-mère. Mais voilà que l'on s'aperçoit que l'or a été refondu, que les pierres ont été retaillées, et que cela s'est produit bien plus tard qu'on ne le pensait.

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.

Le radiotélescope FAST, en Chine, est une antenne géante de 500 mètres de diamètre, nichée dans un entonnoir naturel au milieu des montagnes.

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.

Deux étoiles très petites et froides, semblables à la célèbre TRAPPIST-1, vivent dans le jeune amas stellaire du Scorpion supérieur. Elles n'ont que 5 à 10 millions d'années – des bébés à l'échelle cosmique. Autour de chacune tourne un disque de gaz et de poussière, dans lequel des planètes pourraient éventuellement se former.

À 65 millions d'années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Baleine, se nichent trois galaxies naines : DF2, DF4 et DF9. Toutes trois sont déclarées « galaxies sans matière noire » — cette substance invisible et mystérieuse qui, d'ordinaire, maintient les étoiles ensemble.

Si l'on construisait une couverture géante autour d'une étoile, on obtiendrait une sphère de Dyson. Elle absorberait tout le rayonnement et s'illuminerait dans les rayons thermiques invisibles. Jusqu'à présent, aucune sphère de ce type n'a été observée, mais les astronomes savent qu'il faut la chercher grâce à cette lueur thermique.

Aux confins de la Voie lactée se cachent de minuscules systèmes stellaires, si peu lumineux qu'on les distingue à peine même avec de puissants télescopes. Jusqu'à récemment, les astronomes ne savaient presque rien de ces objets, baptisés satellites compacts ultra-faibles.

Dans la cuisine de la Galaxie, il existe une recette de soupe stellaire. L'ingrédient principal est l'hydrogène, mais le goût du plat dépend d'une pincée de métaux. Pour la première fois, des astronomes ont regardé dans les casseroles où cette pincée manque presque, et ils ont vu : il y manque les plus petites étoiles.

La lumière des étoiles les plus chaudes et les plus jeunes ne peut généralement pas quitter sa galaxie : elle est absorbée par l'hydrogène, comme un rideau épais arrête un rayon de soleil. Mais parfois, le rideau s'entrouvre et des photons ultraviolets s'échappent dans l'espace intergalactique.

Le ciel nocturne semble rempli d'étoiles, mais entre elles se cachent des nuages de gaz où aucune étoile ne s'est allumée. On appelle ces objets des galaxies sombres : ils contiennent assez de gaz, mais celui-ci est trop diffus et trop froid pour s'effondrer en étoiles.

La poussière dans l'espace n'est pas de la simple saleté, c'est la matière première des futures étoiles et planètes. Mais sa répartition dans notre Galaxie est longtemps restée une énigme : la poussière est difficile à mesurer directement, car elle obscurcit la lumière des astres lointains.

Le télescope spatial James Webb a plongé son regard 11 milliards d'années en arrière et a aperçu des galaxies vues par la tranche. Pour mesurer leur épaisseur, les scientifiques ont mis au point une méthode ingénieuse : ils l'ont calculée comme on mesurerait l'épaisseur d'une crêpe légèrement inclinée, et non parfaitement horizontale.

Les corps supermassifs courbent l'espace, se transformant en lentille qui dévie la lumière des objets lointains. Cette courbure de l'espace-temps permet aux astronomes d'apercevoir l'invisible. Récemment, cette méthode a aidé à détecter un bloc caché d'une masse d'un million de soleils.

Le disque d'étoiles de la Voie lactée ressemble à un brillant moulinet, tandis que la matière noire — cette substance invisible qui ne se manifeste que par la gravité — forme un nuage invisible autour. Pour la première fois, sa forme a été mesurée avec précision.

Dans l'étang d'étoiles de la Voie lactée, quelqu'un a jeté une pierre invisible. Ses ondulations ne se sont pas propagées dans l'eau, mais dans le mouvement des étoiles : dans une région de 200 sur 50 parsecs, leur vitesse verticale moyenne est inférieure de 7 km/s à celle des étoiles voisines. L'écart est statistiquement significatif au niveau de 6σ, ce qui exclut une coïncidence.