Lorsque vous êtes en plein milieu de quelque chose, il peut être difficile de dire exactement quelle est sa taille. Par exemple, la galaxie de la Voie lactée.
Nous ne pouvons pas le photographier avec précision de l'extérieur, nos meilleures estimations sont donc basées sur des mesures de distance par rapport à des objets en banlieue.
Une estimation basée sur les données cartographiques de Gaia de l'année dernière nous a donné un diamètre de disque d'environ 260 000 années-lumière. Mais tout comme l'influence du Soleil se déplace plus loin que la ceinture de Kuiper, l'influence gravitationnelle et la densité de la Voie lactée – son halo invisible de matière noire – se déplace plus loin que le disque.
Combien plus loin? Eh bien, comme l'ont montré de nouveaux calculs, pas mal. Dans un nouvel article soumis aux Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et téléchargé sur arXiv, l'astrophysicienne Alice Dyson de l'Université de Durham au Royaume-Uni et ses collègues ont trouvé un diamètre de 1,9 million d'années-lumière.
Il y a plus dans la Voie lactée que ce que nous pouvons voir – toutes les étoiles et le gaz en orbite autour du Sagittaire A, le trou noir supermassif au centre de la galaxie. Nous le savons parce que les étoiles sur les bords extérieurs du disque galactique se déplacent beaucoup plus vite qu'elles ne devraient l'être sous l'influence gravitationnelle de la matière détectable.
La force gravitationnelle supplémentaire qui donne à ce spin un coup de pouce est interprétée comme provenant de la matière noire – le vaste halo sphérique de matière qui entoure le disque galactique. Mais comme nous ne pouvons pas détecter directement la matière noire, nous devons déduire sa présence en fonction de la façon dont elle affecte la matière environnante.
Voici ce que Deason et ses collègues ont fait.
Tout d'abord, ils ont effectué des simulations cosmologiques à haute résolution des halos de matière noire des galaxies de masse de la Voie lactée, à la fois individuellement et dans leurs homologues du groupe local, un petit groupe de galaxies d'environ 9,8 millions d'années-lumière à travers lequel appartient la Voie lactée.
Schéma du halo de matière noire de notre galaxie. (Univers numérique / Musée américain d'histoire naturelle).
Ils se sont particulièrement concentrés sur la proximité de la Voie lactée avec M31, AKA, la galaxie d'Andromède, notre grand voisin le plus proche, et que la Voie lactée devrait percuter dans environ 4,5 milliards d'années. Les deux galaxies sont actuellement distantes d'environ 2,5 millions d'années-lumière – suffisamment proches pour déjà interagir gravitationnellement.
À l'aide de plusieurs programmes différents, l'équipe a modélisé le halo de matière noire de la Voie lactée en examinant la vitesse radiale – la vitesse orbitale des objets se déplaçant autour de la galaxie à différentes distances – et la densité pour essayer de définir la limite du halo de matière noire.
Toutes ces simulations ont montré qu'en dehors du halo de matière noire, la vitesse radiale d'objets tels que les galaxies naines est sensiblement plus faible.
Ils l'ont ensuite comparé à la base de données du groupe local sur les galaxies naines autour de la Voie lactée. Et, comme leurs simulations l'avaient prédit, il y avait une forte baisse de la vitesse radiale. La distance radiale que l'équipe a calculée jusqu'à cette limite était d'environ 292 kiloparsecs – environ 950 000 années-lumière.
Doublez ce diamètre et vous obtenez un peu plus de 1,9 million d'années-lumière.
Cette distance peut encore être affinée et doit être affinée car ce n'était pas l'objectif principal de cette étude, mais le calcul permet d'imposer des contraintes importantes sur la Voie lactée, et peut être utilisé pour trouver de telles limites pour d'autres galaxies.
Dans de nombreuses analyses du halo de la Voie lactée, son bord extérieur est une limitation fondamentale. Le choix est souvent subjectif, mais comme nous l'avons dit, il est préférable de définir physiquement et / ou observationnellement le bord extérieur. Ici, nous avons lié la limite de la distribution de la matière noire au halo stellaire observé », ont écrit les chercheurs dans leur article.
“Il y a un grand espoir que les nouvelles données fourniront des mesures plus fiables et plus précises des limites de la Voie lactée et des galaxies voisines.”
L'étude a été acceptée pour publication dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible sur le site Web arXiv.
Sources: Photo: (ESA / Gaia / DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO)
