Nous sommes tous habitués à voir des cartes de la Voie lactée riches en étoiles et en nébuleuses. Mais, il y a des régions que nous ne pouvons pas voir ou cartographier en utilisant des méthodes conventionnelles. Il n’y a aucun moyen de sortir de la galaxie pour prendre des photos de tout le tralala.
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 volant au-dessus d’elle.”
Pour contourner cette limitation, Hawkins a utilisé une technique appelée “cartographie chimique” ou cartographie chimique. Il cartographie les endroits que nous ne pouvons pas voir à l’aide de nos puissants télescopes ou les régions pour lesquelles nous n’avons que de bons modèles et simulations. “Je voulais savoir à quel point ces modèles et illustrations étaient précis”, a-t-il déclaré. “Et pour voir si la cartographie chimique pourrait révéler une vision plus claire des bras spiraux de la Voie lactée.”
Remplissage de 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 propriété. Les concentrations de jeunes étoiles (en particulier) se distinguent le plus parce qu’elles sont brillantes. Ils se forment dans les régions où les bras en spirale en rotation 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 avez naissance d’étoiles, vous avez aussi leurs crèches stellaires – des nuages de gaz et de poussière. Et ces nuages cachent souvent les nouvelles étoiles – et les bras de la galaxie – à notre vue. C’est là que la cartographie chimique devient utile. Elle repose sur la connaissance de la teneur en métal des étoiles. Les premières étoiles de l’Univers (et les étoiles les plus anciennes de la Galaxie) sont assez pauvres en métaux. Cela signifie qu’ils sont principalement de l’hydrogène et de l’hélium. En mourant, ils ont dispersé des éléments plus lourds tels que le carbone, l’oxygène, etc. (les astronomes les appellent des «métaux») dans l’espace interstellaire. Ces éléments sont devenus une partie des prochaines générations d’étoiles. Chaque lot d’étoiles suivant contient des métaux plus complexes que ses générations “parentes”.
La cartographie chimique suit la distribution des étoiles riches en métaux dans les bras spiraux de la Galaxie, où les jeunes étoiles ont une teneur en métallicité plus élevée. En fait, les astronomes ont vu une « ceinture de métallicité » dans la Galaxie qui pourrait être évidente pour les observateurs éloignés. Donc, en théorie, Hawkins a émis l’hypothèse que si vous pouvez suivre la métallicité des étoiles dans les bras que vous pouvez voir, vous pouvez « remplir » la vue 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 à fibre multi-objets à large zone de 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 composition chimique pour environ un pour cent de la Galaxie, ce qui était suffisamment de données pour que Hawkins puisse les utiliser dans sa cartographie chimique.
Hawkins a d’abord cartographié la distribution de la métallicité dans notre Galaxie, en commençant par la région autour du Soleil. Il y a beaucoup de données pour notre voisinage local, qui s’étendait autour de 32 600 années-lumière. Il a estimé que les zones à haute métallicité dans les étoiles devraient s’aligner avec les bras spiraux. Les étoiles les moins riches en métaux devraient se trouver dans les régions entre les bras.
Ensuite, il l’a comparée à d’autres cartes de la Voie lactée. Il a constaté que les bras en spirale de ces cartes étaient alignés avec ceux de ses cartes de métallicité. Puisque sa carte montrait l’existence de bras spiraux basés uniquement sur la métallicité stellaire (plutôt que sur la lumière des étoiles), de nouvelles régions sont apparues. C’étaient des endroits non cartographiés par d’autres cartes, probablement parce qu’ils ne sont pas facilement visibles.
“Un gros point à retenir”, a déclaré Hawkins, “est que les bras spiraux sont en effet plus riches en métaux. Cela illustre la valeur de la cartographie chimique pour identifier la structure et la formation de la Voie lactée. Il a le potentiel de transformer 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 des bras et du noyau. Ces jours-ci, nous savons que c’est une spirale barrée. La barre elle-même pourrait canaliser le gaz des bras en spirale vers le noyau. Là, il finit par être pris dans des vagues d’activité de naissance d’étoiles.
Nous ne pouvons pas toujours voir l’activité dans le noyau, donc la cartographie chimique pourrait s’avérer être un outil très utile pour cartographier cette région de la galaxie. La mission continue de Gaia de cartographier la galaxie et de fournir encore plus d’informations chimiques sur les étoiles de notre galaxie continuera d’aider les astronomes comme Hawkins à compléter notre vision de la Voie lactée et de ses structures. “Tout comme les premiers explorateurs, qui ont créé des cartes de mieux en mieux de notre monde, 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 que nous devons encore vérifier.”
Pour plus d’informations
La cartographie chimique révèle les bras en spirale de la Voie lactée
La cartographie chimique avec LAMOST et Gaia révèle la structure azimutale et en spirale dans le disque galactique
Site Web de Gaïa
