Fiche explicative de la leçon: Étoiles et galaxies Sciences • Troisième préparatoire

Dans cette fiche explicative, nous allons découvrir la Voie lactée, et apprendre comment l’année-lumière peut être utilisée comme mesure des distances entre les étoiles dans la galaxie.

Lorsque l’on observe le ciel nocturne par une nuit claire, on peut apercevoir des milliers et des milliers d’étoiles. L’image ci-dessous est une photo du ciel nocturne prise dans le parc national de Yellowstone en Amérique.

Les étoiles semblent être des points de lumière très petits et très faiblement lumineux, mais ceci est dû au fait qu’elles sont très éloignées. Si on pouvait voyager vers une étoile et la regarder de près, on observerait qu’il s’agit d’une sphère très grande, très chaude et très brillante, tout comme notre Soleil. En effet, le Soleil est une étoile. La seule raison pour laquelle le Soleil a l’air beaucoup plus gros et plus lumineux que les autres étoiles est parce qu’il est beaucoup plus proche de la Terre.

Lorsque l’on observe le ciel nocturne, on peut également voir qu’il y a une faible bande de lumière qui le traverse en partie. Ceci s’observe plus facilement depuis l’hémisphère sud, dans des pays comme l’Amérique du Sud, l’Afrique du Sud et l’Australie. Cette bande de lumière est illustrée sur la photo ci-dessous qui a été prise dans le désert d’Atacama au Chili.

Cette bande de lumière est connue sous le nom de Voie lactée.

Pendant plusieurs centaines d’années, on pensait que la Voie lactée ressemblait à un « nuage » lumineux. Mais au dix-septième siècle, un scientifique italien appelé Galileo Galilei a utilisé un télescope — un instrument qui peut être utilisé pour observer des objets très lointains – et il s’est aperçu que la Voie lactée était en fait composée de très nombreuses étoiles, toutes très proches les unes des autres.

De plus, le Soleil et le système solaire, qui comprend la Terre, les sept autres planètes, et de nombreuses lunes, astéroïdes et comètes, font partie de la Voie lactée. La Voie lactée est en réalité un rassemblement de milliards d’étoiles, dont beaucoup possèdent également des planètes en orbite autour d’elles.

Cette collection d’étoiles a la forme d’un disque. La Voie lactée ne ressemble pas à un disque lorsqu’elle est vue depuis la Terre, car la Terre, le Soleil et le reste du système solaire sont à l’intérieur de ce disque.

L’image ci-dessous montre à quoi ressemblerait ce disque si on le regardait depuis un autre point de vue.

Les étoiles de la Voie lactée forment une spirale.

Le point vert sur l’image ci-dessus montre la position approximative de notre système solaire dans la Voie lactée. On remarque que notre système solaire n’est pas au centre de la Voie lactée, ni à une de ses extrémités. Cela signifie que peu importe la direction dans laquelle on regarde l’espace depuis la Terre, on peut voir une partie de la Voie lactée.

En réalité, il est impossible de prendre une photo de la Voie lactée à partir du point de vue de l’image ci-dessus. Pour prendre une photo depuis ce point de vue, il faudrait parcourir des milliards et des milliards de kilomètres depuis la Terre, ce qui n’est pas possible. Cependant, on est capable de mesurer la position des étoiles dans la Voie lactée, et d’en déterminer ainsi la forme générale.

Un rassemblement de milliards d’étoiles comme celui-ci est connu sous le nom de galaxie. La Voie lactée n’est que l’une des milliards et des milliards de galaxies réparties dans l’espace.

Exemple 3: Décrire la forme de la galaxie de la Voie lactée

La photo montre une vue de dessus de la Voie lactée.

Lequel des énoncés suivants décrit le mieux la forme de la Voie lactée ? 

1. un cercle
2. une spirale
3. une sphère

Réponse

En regardant la photo donnée dans la question, on voit que la Voie lactée a clairement une forme de spirale. Sur la figure ci-dessous, les bras en spirale de la Voie lactée ont été surlignés en vert.

La galaxie est aussi essentiellement plate. Si on regardait la Voie lactée de côté, on observerait alors quelque chose comme sur l’image ci-dessous.

Ainsi, la bonne réponse est la réponse B.

Le Soleil et toutes les autres étoiles de la Voie lactée gravitent autour du centre de la Voie lactée. Elles se déplacent très vite le long de leur orbite ; le Soleil, avec le reste du système solaire, se déplace à une vitesse d’environ 220 kilomètres par seconde le long de son orbite autour du centre de la galaxie. Cependant, comme les distances impliquées sont très grandes, il faut au système solaire des centaines de millions d’années pour effectuer une orbite complète.

Lors de la mesure des distances entre les objets de la galaxie, utiliser des unités telles que des mètres et des kilomètres n’est pas très pratique. Ces unités sont très petites par rapport aux distances entre les objets de la galaxie, ce qui signifie que les distances doivent être exprimées en milliards, trillions, quadrillions, ou même des multiples encore plus grands de mètres ou de kilomètres.

Ainsi, une unité qui est souvent utilisée à la place est l’année-lumière, qui a pour symbole « al ». L’année-lumière est une très grande unité de distance qui est égale à environ , que l’on peut écrire en utilisant la notation scientifique .

Les gens pensent souvent qu’une année-lumière est une unité de temps car elle contient le mot « année », mais il est important de se rappeler que l’année-lumière est une unité de distance. Le nom « année-lumière » vient du fait que 1 année-lumière est égale à la distance parcourue par un faisceau de lumière en 1 an, s’il n’y avait rien sur son parcours.

Pour voir à quel point l’année-lumière est utile, regardons les distances nous séparant de certaines étoiles proches. L’étoile la plus proche du Soleil est une étoile appelée Proxima Centauri. Exprimée en kilomètres, la distance entre le Soleil et Proxima Centauri est de , mais exprimée en années-lumière, cette distance est de 4,2 al. De même, Vega, qui est une étoile très brillante, est située à du Soleil, ce qui est égal à 25 al. Comme on peut le voir, il est beaucoup plus facile d’exprimer ces distances en années-lumière.

Auparavant, on a noté que c’était un scientifique italien, Galileo Galilei, qui avait découvert, au cours des années 1600, que la Voie lactée était composée de plusieurs étoiles. Il a fait cette découverte en utilisant un télescope, qui est un instrument pouvant être utilisé pour observer des objets très éloignés. La conception des télescopes s’est beaucoup améliorée depuis l’époque de Galilée.

Il existe de nombreux types de télescopes, mais les deux types les plus simples sont les télescopes à réfraction et les télescopes à réflexion. Les télescopes à réfraction utilisent des lentilles pour agrandir les objets lointains, tandis que les télescopes à réflexion utilisent des miroirs.