halo galactique - astronomie.

halo galactique - astronomie. 1 PRÉSENTATION halo galactique, région de la Voie lactée approximativement sphérique, de 30 à 40 kiloparsecs de rayon, englobant le disque central et lumineux. Les étoiles du halo sont les plus vieilles de notre Galaxie ; leur composition chimique comporte très peu d'éléments lourds (étoiles de population II), contrairement à celle des étoiles des bras spiraux (étoiles de population I), formées à partir d'un gaz enrichi en éléments lourds par les générations successives d'étoiles. Le halo galactique est vraisemblablement le témoin de la nébuleuse protogalactique, et la trace qu'elle a laissée avant de s'aplatir en disque sous l'effet combiné de la contraction gravitationnelle et de la rotation initiale. Les amas globulaires rassemblent quelques millions de ces étoiles, liées les unes aux autres par les forces d'attraction gravitationnelle. Ces amas constituent un terrain très utile pour l'étude de l'évolution stellaire : les étoiles y sont situées à la même distance de la Terre, elles ont le même âge -- celui de la formation de l'amas -- et leur composition chimique initiale est identique. Les différences observées entre les étoiles ne sont donc imputables qu'à des différences dans leur évolution, notamment selon la masse. La densité des étoiles du halo galactique est très inférieure à celle du disque central, mais certains scientifiques pensent que le halo pourrait contenir beaucoup plus de masse qu'il n'y paraît. Cette masse, si elle existe, serait constituée d'une matière invisible : elle n'émettrait aucun rayonnement électromagnétique (voir matière noire). 2 MATIÈRE NOIRE Les scientifiques ont postulé l'existence de cette matière noire pour rendre compte de la courbe de rotation galactique. Celle-ci indique la vitesse de rotation d'une étoile en fonction de sa distance au centre de la Galaxie. Les modèles théoriques élaborés en fonction de la distribution de la masse lumineuse prédisent, pour les étoiles éloignées du centre galactique, une vitesse de rotation inférieure à celle qui est observée. Selon la théorie, des corps massifs en rotation autour d'une masse centrale ont une vitesse angulaire qui décroît avec la distance au centre (loi képlérienne). Or, dans notre Galaxie, comme dans les autres galaxies spirales, la vitesse de rotation des étoiles éloignées des régions centrales est comparable à celle des étoiles plus proches. En admettant dans leur modèle théorique la présence dans le halo galactique de matière invisible, laquelle exerce une action gravitationnelle sur les étoiles du disque galactique, les astronomes sont capables de reproduire avec succès la courbe de rotation galactique observée. Mais la quantité de matière noire ainsi requise est considérable : le halo devrait contenir jusqu'à 90 p. 100 de la masse totale lumineuse de la Galaxie. Aussi, les halos des galaxies seraient principalement constitués de matière noire. La nature de cette matière noire hypothétique est très controversée. Elle serait composée soit de particules élémentaires massives interagissant peu avec la matière, soit de corps célestes massifs intrinsèquement non lumineux. Ces corps célestes seraient soit des naines brunes ou bien des étoiles arrivées au terme de leur évolution et de leur cycle nucléaire, ayant donc achevé de se refroidir, soit encore des planètes géantes, telle Jupiter, mais pas assez massives pour que s'amorcent les réactions nucléaires en leur centre. Les astronomes ont commencé une recherche exhaustive des naines brunes dans le halo de notre Galaxie (par exemple avec l'expérience MACHO, Massive Astronomical Compact Halo Objects). Les naines brunes, ou les corps massifs intrinsèquement non lumineux, peuvent être détectés grâce à la courbure des rayons lumineux qu'ils provoquent. Le rayonnement des étoiles situées en arrière-plan, lorsqu'il passe au voisinage d'une naine brune, est ainsi légèrement dévié de sa trajectoire. Sur la base de ces expériences, les scientifiques pensent que 50 p. 100 de la matière noire du halo est sous forme de naines brunes, moitié moins massives que le Soleil. Il reste à découvrir les 50 p. 100 de la masse manquante. Une autre hypothèse consiste alors à prendre en compte les particules élémentaires qui n'absorbent, ni n'émettent de rayonnement électromagnétique. La théorie des particules prédit, en effet, l'existence de telles particules, mais celles-ci sont très difficiles à détecter dans la mesure où, précisément, elles n'interagissent pas -- ou très peu -- avec la matière. De telles particules ne seraient donc pas arrêtées par la Terre. Le meilleur candidat serait le neutrino, au cas où il posséderait une masse non nulle. De nos jours, des expériences de détection de telles particules sont conduites, sans résultat significatif, dans des mines très profondes pour éviter l'incidence sur les détecteurs des rayons cosmiques. 3 MATIÈRE LUMINEUSE Bien que les scientifiques pensent que la masse de matière noire dans le halo galactique représente au total 10 fois la masse lumineuse de la Voie lactée, la masse lumineuse du halo est elle-même considérable : elle atteint dix milliards de fois la masse du Soleil. La matière lumineuse est constituée d'étoiles et d'amas globulaires ; on recense environ 150 amas globulaires dans notre Galaxie. Compte tenu du fait que chacun de ces amas regroupe en moyenne un million d'étoiles peu massives, les amas globulaires représentent moins de deux millièmes de la masse lumineuse du halo. Les étoiles du halo ont la particularité, par rapport aux étoiles du disque, de se mouvoir avec une vitesse orbitale relativement élevée selon une orbite elliptique excentrique, dans un plan parfois très incliné par rapport au plan galactique, alors que les étoiles du disque ont leur trajectoire située dans le plan galactique et possèdent une vitesse de rotation comparable à celle du Soleil. Ces deux derniers éléments d'observation sont venus s'ajouter à la différence de composition chimique pour distinguer les étoiles du halo de celles du plan galactique de la Voie lactée. Ils confirment aussi l'hypothèse selon laquelle le halo se serait constitué il y a 10 à 15 milliards d'années, bien avant la formation du disque galactique, en entraînant l'apparition d'une première génération d'étoiles dans un rayon d'une trentaine de kiloparsecs. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.