eso1339fr-ch — Communiqué de presse scientifique

La cacahuète au cœur de notre Galaxie

Les télescopes de l'ESO dressent la meilleure cartographie 3D à ce jour du bulbe central de la Voie Lactée

12 septembre 2013

Deux groupes d'astronomes ont utilisé les données des télescopes de l'ESO pour dresser la meilleure carte tridimensionnelle à ce jour des régions centrales de la Voie Lactée. Ils ont découvert que les régions centrales, observées sous certains angles, présentent l'aspect d'une cacahuète ou d’un X. Cette forme inhabituelle a été reconstituée au moyen des données publiques du télescope d'observation VISTA de l'ESO combinées aux mesures des vitesses de centaines d'étoiles très peu brillantes situées dans le bulbe central.

Le bulbe galactique, qui s'étend sur plusieurs milliers d'années lumière, constitue l'une des régions les plus importantes et les plus massives de la galaxie. La structure et l'origine de ce vaste nuage central composé d'environ 10 000 millions d'étoiles demeurent en partie méconnues.

Malheureusement, la présence de nuages denses de gaz et de poussières entre notre point d'observation terrestre, situé à l'intérieur du disque galactique, et cette région centrale distante de quelque 27 000 années lumière, obscurcit notablement nos observations. Les astronomes sont donc contraints d'observer le bulbe à de plus grandes longueurs d'onde, situées dans la partie infrarouge du spectre, capables de transpercer les nuages de poussières.

Des observations antérieures du bulbe, effectuées dans le cadre du sondage infrarouge 2MASS, avaient déjà mis en évidence l'existence de la mystérieuse structure du bulbe en forme de X. Afin de mieux discerner la structure du bulbe, deux groupes de scientifiques ont utilisé les récentes observations effectuées par plusieurs télescopes de l'ESO.

Le premier groupe, qui travaille à l'Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre (MPE) de Garching en Allemagne, a utilisé les données du sondage VVV effectué dans le proche infrarouge [1] par le télescope VISTA à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Ce sondage, dont les données ont été récemment mises à disposition du public, recense des étoiles de luminosité trente fois plus faible que les sondages du bulbe effectués auparavant. L'équipe a identifié un total de 22 millions d'étoiles classées parmi les géantes rouges et dont les propriétés bien connues permettent de déterminer leurs distances [2].

« La profondeur du catalogue d'étoiles VISTA excède largement celle de tout catalogue antérieur. Elle nous permet de localiser l'intégralité de cette population d'étoiles, y compris dans les régions les plus obscurcies du ciel » nous explique Christopher Wegg (MPE), auteur principal de cette première étude. « Connaissant la distribution de ces étoiles, nous pouvons dresser une carte 3D du bulbe galactique. Il s'agit de la toute première cartographie réalisée sans formuler la moindre hypothèse concernant la forme du bulbe. »

« Il est apparu que la région centrale de notre galaxie à une forme de cacahuète enveloppée dans sa coque, vue par le côté, et celle d'une barre très allongée quand on la regarde de dessus, » ajoute Ortwin Gerhard, co-auteur du premier article et leader du Groupe Dynamique du MPE [3]. « C'est la première fois que nous pouvons voir cela dans la Voie Lactée, et les simulations de notre groupe mais aussi d'autres équipes montrent que cette forme est caractéristique des galaxies barrée qui se sont développées à partir d'un pur disque d'étoiles. »

La seconde équipe internationale, conduite par l'étudiant chilien en thèse Sergio Vásquez (Université Catholique Pontificale du Chili, Santiago, Chili et ESO, Santiago, Chili) a adopté une toute autre approche pour déterminer la structure du bulbe. Ils ont mesuré, au moyen des images acquises, à onze ans d'intervalle, par le télescope MPG/ESO de 2,20 mètres, les infimes déplacements résultant des mouvements des étoiles du bulbe dans le plan du ciel. Ces données ont été combinées aux mesures des vitesses des mêmes étoiles en direction de la Terre ou dans le sens opposé, afin de cartographier les mouvements de plus de 400 étoiles en trois dimensions [4].

« C'est la première fois que nous déterminons les valeurs des vitesses, en trois dimensions, d'un si grand nombre d'étoiles individuelles des deux côtés du bulbe » conclut Sergio Vásquez. « Les étoiles que nous avons observées semblent se répartir le long des bras du bulbe en forme de X, leurs orbites les entraînant de part et d'autre ainsi qu'à l'extérieur du plan de la Voie Lactée. Ce résultat est parfaitement conforme aux prévisions des modèles les plus avancés ! »

Les astronomes pensent qu'à l'origine, la Voie Lactée ressemblait à un disque d'étoiles qui se sont rassemblées en une barre plate il y a des milliards d'années [5]. La partie centrale de cette barre s'est ensuite constituée en boucle puis a adopté cet aspect semblable à une cacahuète tri-dimensionnelle révélé par les nouvelles observations.

Notes

[1] L'abréviation VVV se rapporte au Sondage VISTA relatif aux étoiles Variables de la Voie Lactée. Il s'agit de l'un des six vastes sondages réalisés par le télescope VISTA. Les données issues du sondage VVV sont mises à disposition de la communauté scientifique internationale au travers des Archives Scientifiques de l'ESO. Leur publication a permis l'étude réalisée au MPE.

[2] Parce qu'ils peuvent être utilisés comme chandelles standards, les groupes d'étoiles classées parmi les géantes rouges ont été choisis pour cette étude : lorsque les étoiles géantes atteignent ce stade évolutif, leur luminosité ne dépend quasiment plus de leur âge ni de leur composition. La quantité de gaz et de poussières qui obscurcit les étoiles peut être déduit des couleurs observées des amas de géantes rouges, et la distribution de leur luminosité réelle (en l'absence d'obscurcissement) peut être mesurée. Puis, les groupes de géantes rouges étant caractérisés par de semblables luminosités intrinsèques, les distances à chaque étoile peuvent être déterminées. La bonne couverture spatiale du sondage VVV a permis d'effectuer des mesures sur l'intégralité de la région centrale de la Voie Lactée, puis de reconstruire la structure 3D du bulbe.

[3] Des structures similaires en forme de cacahuète ont été observées à l'intérieur des bulbes d'autres galaxies et leur formation a été prédite par les simulations informatiques qui montrent que cette forme de cacahuète résulte de la configuration des étoiles en orbites qui forment une structure en forme de X.

[4] Les mesures de ces vitesses radiales ont été effectuées au moyen du spectragraphe FLAMES-GIRAFFE qui équipe le Très Grand Télescope de l'ESO et du spectrographe IMACS installé à l'Observatoire de Las Campanas

[5] De nombreuses galaxies, parmi lesquelles la Voie Lactée, ont leurs régions centrales qui montrent de longues structures étroites et rectilignes appelées barres. 

Plus d'informations

Ce travail de recherche a donné lieu à la rédaction de deux articles initulés : "Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars" par C. Wegg et al., à paraître dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, et "3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge", par S. Vásquez et al., récemment publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.

La première équipe est composée de C. Wegg et O. Gerhard (tous deux travaillent à l'Institut Max Planck dédié à la Physique Extraterrestre de Garching en Allemagne).

La seconde équipe est constituée de S. Vásquez (Université Catholique Pontificale du Chili, Santiago, Chili; ESO, Santiago, Chili), M. Zoccali (Université Catholique Pontificale du Chili), V. Hill (Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, France), A. Renzini (INAF − Observatoire Astronomique de Padoue, Italie; Observatoire de Paris, France), O. A. González (ESO, Santiago, Chili), E. Gardner (Université de Franche-Comté, Besançon, France), V. P. Debattista (Université de Central Lancashire, Preston, Royaume-Uni), A. C. Robin (Université de Franche-Comté), M. Rejkuba (ESO, Garching, Allemagne), M. Baffico (Université Catholique Pontificale du Chili), M. Monelli (Institut d'Astrophysique des Canaries, La Laguna, Tenerif, Espagne; Université de La Laguna, La Laguna, Tenerif, Espagne), V. Motta (Université de Valparaiso, Chili) et D. Minniti (Université Catholique Pontificale du Chili; Observatoire du Vatican, Italie).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ». 

Liens

Contacts

Christopher Wegg
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3715
Email: wegg@mpe.mpg.de

Ortwin Gerhard
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3539
Email: gerhard@mpe.mpg.de

Sergio Vásquez
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2354 4940
Email: svasquez@astro.puc.cl

Manuela Zoccali
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2354 4940
Email: mzoccali@astro.puc.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobile: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1339.

A propos du communiqué de presse

Communiqué de presse N°:eso1339fr-ch
Science data:2013MNRAS.435.1874W
2013A&A...555A..91V

Images

Vue d'artiste du bulbe central de la Voie Lactée
Vue d'artiste du bulbe central de la Voie Lactée
The Galactic Centre and Bulge above the ESO 3.6-metre telescope
The Galactic Centre and Bulge above the ESO 3.6-metre telescope
Seulement en anglais
Vue partielle du bulbe de la Voie Lactée acquise au moyen du sondage VVV effectué par le télescope VISTA de l'ESO
Vue partielle du bulbe de la Voie Lactée acquise au moyen du sondage VVV effectué par le télescope VISTA de l'ESO
Vue de la galaxie NGC 4710 et de son bulbe en forme de X, acquise par Hubble
Vue de la galaxie NGC 4710 et de son bulbe en forme de X, acquise par Hubble
Vue d'artiste de la Voie Lactée (mise à jour - annotée)
Vue d'artiste de la Voie Lactée (mise à jour - annotée)
Observation d'une partie du bulbe de la Voie Lactée au moyen de l'Imageur Champ Large
Observation d'une partie du bulbe de la Voie Lactée au moyen de l'Imageur Champ Large
Artist's impression of the Milky Way
Artist's impression of the Milky Way
Seulement en anglais

Vidéos

Vue d'artiste de la Voie Lactée
Vue d'artiste de la Voie Lactée
Simulation of the X-shaped bulge of the Milky Way
Simulation of the X-shaped bulge of the Milky Way
Seulement en anglais

Voir aussi notre