DE L'ASTRONOMIE : place du Soleil dans la Galaxie

      Adolescent, levant les yeux vers le ciel par une belle nuit sans lune, j'observais avec étonnement ces myriades d'étoiles dont je savais que le Soleil n'était que l'une d'entre elles. Sans cesse me revenait cette question : où nous situons-nous réellement dans cette immensité ? Je savais évidemment que nous nous trouvions dans une galaxie bien particulière, la Voie lactée, et que, au delà, brillaient, d'un feu atténué par l'incommensurable distance, des milliards d'autres galaxies recelant chacune des milliards de soleils.... La réflexion de Pascal me revenait alors à l'esprit : « La profondeur glacée de ces espaces infinis m'effraie ». Pourtant, moi, l'ignorant, je n'étais pas effrayé (au sens pascalien du terme) mais simplement curieux. Comme pour les milliards d'années qui ont été nécessaires pour façonner la Vie sur Terre, notre cerveau a du mal à imaginer le nombre des étoiles et leurs distances. Parlons alors plus simplement de l'infime parcelle où nous vivons.

 

Notre galaxie, la Voie lactée

 
     Depuis toujours, puisque c'est la nôtre, on la nomme « la Galaxie » (avec un grand G). C'est donc la galaxie dans laquelle se trouve le Système solaire et toutes les étoiles visibles à l'œil nu. Sous de bonnes conditions d'observation, notamment l'absence de pollution lumineuse, elle se voit sous la forme d'une bande plus claire, la Voie lactée, dans le ciel nocturne. Puisque nous en sommes partie intégrante, il est difficile de connaître sa forme exacte, mais l'on sait que celle-ci est assez semblable à celle de notre voisine du groupe local, la Galaxie d'Andromède M31.

 
     Notre galaxie est une grande galaxie spirale de type Sb ou Sc. On ne sait toujours pas avec certitude si elle a une structure barrée mais des études récentes le donnent à penser.

 
     Composée d'un disque (70% de la masse visible et constitué d'étoiles de caractéristiques variées) et d'un halo (composante sphéroïdale de notre Galaxie située au-delà du bulbe et surtout peuplé d'étoiles âgées), elle représente un ensemble d'environ 150 milliards d'étoiles, principalement concentrées dans un disque oblong d'un diamètre de 30 kiloparsecs pour une épaisseur moyenne d'environ 400 parsecs (voir glossaire). Elle est animée d'un mouvement de rotation autour de son centre, mouvement qui est mis en évidence par l'étude du déplacement des étoiles au voisinage du Soleil (ajoutons que ce mouvement se mesure aussi sur la raie d'émission de l'hydrogène neutre). Sachant que la vitesse de rotation d'une étoile dépend de sa distance au centre galactique (et que la variation de la vitesse en fonction de la distance au centre dépend du fait que les étoiles sont plus concentrées dans les régions centrales de la Galaxie, dont on a pu ainsi déterminer la masse totale, égale à 700 milliards de masses solaire environ), cette vitesse de rotation est, pour le Soleil, de 220 kilomètres par seconde, ce qui correspond à une révolution complète autour du centre galactique en environ 250 millions d'années, durée bien inférieure à l'âge de la Galaxie elle-même qui est de 13,5 milliards d'années environ.

 
     Notre galaxie est composée de plusieurs bras spiraux (voir l'image) dont les quatre principaux sont les bras de Norma, Persée, Sagittaire-Carène et Ecu-Croix (dans l'ordre, en partant du centre de la Galaxie : Norma ou bras 3 kps , Ecu-Croix ou bras du Centaure, Sagittaire ou bras Sagittaire-Carène, Orion ou bras local, Persée et le Cygne ou bras extérieur). Il est à noter que le « bras d'Orion » n'est pas à proprement dit un bras mais un conglomérat d'étoiles et de gaz entre les bras du Sagittaire et de Persée). Dernière précision : il existe presque autant d'étoiles sur les bras qu'entre eux mais ce sont les étoiles les plus brillantes qui y résident puisque les bras sont des lieux de formation stellaire.

Pour une présentation plus détaillée de notre galaxie, voir le sujet dédié ICI

 
Place du Soleil dans la Galaxie

 
     Le Soleil est situé dans le Bras d'Orion - un bras assez petit comparé au Bras du Sagittaire, qui se situe plus près du centre galactique. La carte de l'endroit montre plusieurs étoiles visibles à l'œil nu, situées loin dans le bras d'Orion. Le groupe d'étoiles le plus marquant est composé des étoiles principales de la constellation d'Orion, de laquelle le bras spiral tire son nom. Toutes ces étoiles

sont des géantes et supergéantes lumineuses, des milliers de fois plus lumineuses que le Soleil. L'étoile la plus brillante de la carte est Rho Cassiopeiae, située à 11650 années-lumière de nous (juste une étoile à peine visible à l'œil nu, mais en réalité une supergéante 500

000 fois plus lumineuse que le Soleil). Le Soleil se situe donc à la périphérie de la Voie Lactée, proche du bras de Persée. Mais proche jusqu'à quel point ? Cette question, qui peut paraître simple, n'a toujours pas été tranchée par les astronomes. Des mesures séparées ont en effet abouti à des distances variant du simple au double - de 2,2 kiloparsecs (7175 années-lumière) à plus de 4 kpc (13050 années-lumière). Les études récentes font plutôt pencher la balance du côté de la première estimation sans que le débat soit définitivement tranché.

 
     Notre Soleil fait donc partie d'un ensemble gigantesque, lui-même minuscule par rapport au reste de l'univers visible. Il est situé loin du centre de la galaxie qui l'abrite : c'est une petite étoile assez commune, banale même, à mi-chemin de son espérance de vie et qui n'a comme principale caractéristique que de voir tourner autour d'elle la seule planète dont nous sommes sûrs qu'elle abrite la Vie, notre Terre.

 
     On dit parfois qu'il y a plus d'étoiles dans l'Univers qu'il y a de grains de sable à la surface de la Terre : la comparaison est-elle exagérée ? En réalité, presque pas... Et elle a le mérite de bien parler à l'esprit en nous rappelant que le Soleil n'est qu'un de ces grains de sable parmi tous les autres et en nous faisant comprendre combien nous sommes petits et isolés. De ce fait, comment pourrait-on croire que la Vie n'a pas pu apparaître ailleurs, plus ou moins différemment ? C'est statistiquement impossible...

 

 
Glossaire

 
     * parsec :  le parsec (pc) est une unité de mesure appréciable en astronomie galactique. Il représente 3.26 années-lumière et est la distance d'une étoile d'où l'on voit la séparation Terre-Soleil sous un angle de une seconde d'arc.

 

Images

1. place du Soleil dans la Galaxie (sources : www.cuk.ch)

2. la galaxie d'Andromède M31, une sœur de la Voie lactée (sources : cidedom.com)

3. notre Soleil, une étoile parmi des milliards de milliards d'autres étoiles (sources : www.fond-ecran.net/)

 Brêve :Voie lactée, le recensement

     Depuis 1985 une équipe de l'observatoire de Besançon a entrepris le colossal travail de recensement des étoiles composant notre galaxie, travail à présent publié. La Voie lactée se compose en fait de 140 milliards d'étoiles (un chiffre plus faible que prévu et fidèle à 10 milliards près) dont la répartition, déséquilibrée, fait apparaître une prédominance des étoiles de faible masse : 60 % des étoiles sont des naines rouges. Les étoiles supergéantes (plus de 15 masses solaires), par contraste, sont peu nombreuses, environ 18 000 seulement (0.00001 % du total), tandis que les étoiles géantes (entre 2 et 15 masses solaires) ne sont que 100 millions. Les étoiles "moyennes" (de 0.5 à 2 masses solaires) sont moins de 15 % et celles qui sont rigoureusement identiques à notre Soleil ne sont "que" 2,4 milliards (1.7 %). L'ensemble des étoiles "qui brillent" représente donc 100 milliards d'astres. Les 40 milliards restants sont représentés par les naines brunes (30 milliards soit 21 %) et les naines blanches (1 milliard soit 7 %). Le reste se compose d'étoiles à neutrons (1 milliard environ) et  de trous noirs (1 milliard également). Par extrapolation, on estime le chiffre des planètes tournant autour de ces étoiles à mille milliards.

(sources : Science & Vie, n° 1103, août 2009)

  Nota : pour en savoir plus sur les caractéristiques de ces différents groupes d'étoiles, se reporter à l'article : mort d'une étoile) 

Mots-clés : Voie lactée - Soleil - galaxie d'Andromède - galaxie barrée - disque galactique - halo galactique - parsec - bras spiraux - bras d’Orion -  Rho Cassiopeiae

(les mots en gris renvoient à des sites d'informations complémentaires)

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Mise à jour : 28 mars 2023