NOTRE GALAXIE

Pour la première fois, une équipe scientifique française vient d’estimer le nombre de planètes existant dans notre galaxie: la Voie lactée. Arnaud Cassan, Jean-Philippe Beaulieu, Pascal Fouqué et leurs collaborateurs de l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP) et de l’Observatoire européen austral (ESO) estiment, dans le journal scientifique Nature, qu’il existe environ 1,6 fois plus de planètes que d’étoiles dans la Voie lactée… Nous verrons plus loin ce qu’il faut penser de cette première estimation.
Fixons d’abord les idées : si la Voie lactée, comme on le pense aujourd’hui, compte environ 150 milliards d’étoiles, il y aurait, au moins, 240 milliards d’exoplanètes à découvrir dans notre galaxie !
Un nombre absolument vertigineux, lorsque l’on sait qu’aujourd’hui, nous connaissons à peine plus de… 700 exoplanètes ! Comment les chercheurs sont-ils arrivés à cette estimation ? En dépouillant statistiquement les observations de millions d’étoiles de la Voie lactée, réalisées 24 heures sur 24 ou presque, six ans durant, entre 2002 et 2007…
Depuis une douzaine d’années, différents groupes d’observateurs (MOA, OGLE, µFUN *) observent, toutes les nuits claires, à l’aide de petits télescopes à grand champ, les régions stellaires saturées d’étoiles du bulbe galactique. La localisation de ces observatoires, au Chili, aux Etats-Unis, en Nouvelle-Zélande, en Afrique du Sud…, assure une couverture quasi continuelle du ciel, sauf, bien sûr, quand la météo n’est pas propice ou lorsque le Soleil s’invite dans le champ d’observation, une fois par an. L’objectif ? Détecter un phénomène étonnant et rarissime, dû à la nature dynamique de l’espace : un effet de lentille gravitationnelle. Ce phénomène, prévu par la théorie de la relativité générale d’Einstein, intervient lorsque deux étoiles, situées à des centaines d’années-lumière l’une de l’autre, se trouvent parfaitement alignées avec la Terre. L’étoile d’avant-plan, dite « microlentille », déforme l’espace autour d’elle, lequel agit, de fait, comme une lentille optique. La lumière de l »étoile d’arrière-plan, passant à travers cette lentille naturelle, voit sa luminosité augmenter. Le phénomène dure le temps de l’alignement parfait des deux astres, entrainés chacun de son côté par la rotation galactique… Au début du XXI e siècle, les astronomes ont découvert que ce phénomène naturel offrait la possibilité de découvrir des planètes : en effet, le passage d’une planète, devant l’étoile d’arrière-plan, provoque aussi un effet d’amplification gravitationnel, qui permet de la détecter sans la voir! En six ans, entre 2002 et 2007, des milliers de ces évènements, appelés « micro lentilles » ont été enregistrés, puis suivis par les astronomes. C’est la compréhension très pointue de ces micro lentilles purement géométriques et gouvernées par la théorie de la relativité générale a permis à l’équipe scientifique d’établir cette première statistique précise sur la population galactique.
Jusqu’ici, en effet, les découvertes d’exoplanètes étaient entachées de « biais observationnels », c’est à dire d’une sélection ne permettant pas d’établir de statistiques fiables à grande échelle. Par exemple, la technique des transits, ces « mini éclipses » d’étoiles par leur planète, ne fonctionne actuellement que pour des planètes tournant très près de leur étoile. De son côté la technique spectroscopique, qui permet de mesurer l’influence de l’attraction gravitationnelle d’une planète sur son étoile, ne s’applique, actuellement, qu’à des planètes suffisament massives et proches de leur étoile, lesquelles doivent être, en outre, proches de la Terre.
La puissance de la technique des « microlentilles » c’est cela : elle s’applique pratiquement sans biais depuis une distance de quelques centaines d’années-lumière de la Terre jusqu’au centre galactique, situé à 26 000 années-lumière d’ici. La masse des planètes détectables va des super Terre de cinq masses terrestres jusqu’aux planètes géantes dix fois plus grosses que Jupiter. Enfin, ces exoplanètes sont détectables depuis 0,5 jusqu’à 10 unités astronomiques de leurs étoiles, soit 75 millions à 1,5 milliard de kilomètres.
Bref : un échantillonnage exceptionnel… C’est donc l’étude statistique de ces événements de microlentilles gravitationnelles (environ 3300 entre 2002 et 2007) qui ont donné lieu à la découverte de trois exoplanètes, OGLE 2005-BLG-071L b, OGLE 2007-BLG-349L b et OGLE 2005-BLG-390L b, qui a permis à l’équipe de Arnaud Cassan de prédire pour la première fois le volume de la population planétaire galactique…
Sauf que les auteurs précisent bien « l’enveloppe observationnelle » de leur étude : des planètes plus grosses que 5 masses terrestres, situées à plus de 0,5 unité astronomique de leur étoile. Cela signifie que des planètes terrestres, comme Mercure, Vénus, la Terre et Mars, passent à travers les mailles du filet des astronomes des projets MOA, OGLE et µFUN. Alors, finalement, combien y a t-il de planètes dans la Galaxie ? On ne peut pas encore le dire, mais on peut, sans grand risque de se tromper, prédire que les astronomes des générations futures auront mille milliards de mondes à découvrir…

Les collisions de galaxies sont des phénomènes essentiels pour l’apparition de la vie. En effet, ces collisions peuvent entraîner la formation d’un type d’étoile qui fabrique de l’oxygène. Cette vidéo est extraite du projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine www.dubigbangauvivant.com © Groupe ECP-YouTube

Les galaxies spirales comme la Voie lactée sont les plus nombreuses. Elles ont la forme d’un disque en rotation autour de son centre, le noyau (ou bulbe), très dense, entouré d’un halo peu dense. Le disque se prolonge fréquemment par un ou deux bras spiralés composés d’étoiles, de poussières et de gaz.

D’après les théories de la formation stellaire, les étoiles, que l’on compte par centaines de milliards au sein des galaxies, sont façonnées par la condensation de nuages moléculaires de gaz. Ce phénomène tend à raréfier ce gaz dans le milieu interstellaire au cours de l’évolution des galaxies. Le gaz est quasiment absent dans les galaxies anciennes. Les positions et les trajectoires des étoiles y dépendent de la classe à laquelle elles appartiennent.

On pense que les elliptiques résultent de la fusion de plusieurs galaxies spirales suite à des collisions entre galaxies. Il s’agirait donc d’un état avancé de l’évolution des galaxies, évolution qui a commencé par la formation de galaxies naines. Pendant les premiers milliards d’années de l’univers observable, les interactions gravitationnelles et les collisions entre ces galaxies naines étaient importantes, donnant lieu à la formation de galaxies irrégulières et de grandes galaxies par fusion.

Lors des collisions avec fusion, des flambées d’étoiles se produisaient, consommant le gaz interstellaire présent. Dans cette logique, on comprend bien que les galaxies les plus évoluées soient aussi les plus pauvres en gaz et poussières, comportant le plus de vieilles étoiles. Ce serait donc bien les elliptiques. Elles forment environ 20 % des galaxies observées contre 77 % pour les spirales.