Pourquoi les étoiles ne sont-elles pas réparties uniformément dans le ciel?
Par une nuit claire, la plupart des personnes peuvent facilement distinguer des figures d’étoiles reconnaissables, comme la ceinture d’Orion ou la Grande Ourse par exemple. Mais pourquoi ces étoiles apparaissent-elles regroupées ainsi, en d’autres termes, pourquoi ne sont-elles pas réparties uniformément dans le ciel nocturne? «Il y a une structure, dans le sens où la répartition des étoiles n’est pas complètement aléatoire, mais avoir quelque chose de complètement uniforme serait vraiment exceptionnel», explique Reinout van Weeren, professeur agrégé à l’université de Leyde(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Dans une forêt par exemple, les arbres ne sont pas répartis de manière homogène.»
Un univers grumeleux
Fondamentalement, les étoiles ne sont pas réparties uniformément à cause de la gravité. Cette force rassemble la matière en regroupements denses, comme les amas d’étoiles et les galaxies. À mesure que l’univers s’est étendu, ces galaxies se sont de plus en plus éloignées les unes des autres, de grands vides s’ouvrant entre elles. C’est pourquoi nous avons un univers «grumeleux» plutôt qu’un univers où la matière est répartie uniformément. «Une forêt contient également de nombreuses essences d’arbres de toutes tailles», ajoute Reinout van Weeren. «Il en va de même pour le ciel nocturne. Certaines étoiles sont intrinsèquement plus brillantes que d’autres, et les étoiles peuvent être proches ou lointaines; ces deux facteurs influencent la façon dont nous les observons.» La place que nous occupons dans l’univers joue aussi un rôle. Nous vivons dans une galaxie particulière, la Voie lactée, que nous pouvons considérer comme une «ville» abritant quelque 100 milliards d’étoiles. Toutefois, nous n’habitons pas près du centre-ville, mais plutôt en périphérie. «Si nous regardons dans une certaine direction, c’est-à-dire vers le centre de notre galaxie, nous voyons beaucoup plus d’étoiles que si nous regardions dans l’autre direction», fait remarquer Reinout van Weeren. «Si nous regardons vers le centre, nous pouvons même apercevoir une bande de milliards d’étoiles qui se chevauchent.»
Notre Voie lactée en spirale
En prenant du recul, nous constatons que notre humble étoile, le Soleil, est située dans l’un des bras spiraux de la Voie lactée. «Il existe deux grands types de galaxies: les galaxies spirales comme la nôtre, et les galaxies elliptiques, plus banales, qui ressemblent à des ballons de rugby. Il existe aussi des galaxies irrégulières qui ne correspondent à aucun de ces deux types», explique-t-il. «Nous pensons désormais que les galaxies spirales se sont formées en premier et qu’elles peuvent évoluer en galaxies elliptiques, qui se forment lorsque des galaxies fusionnent entre elles.» Selon les scientifiques, les galaxies comme la nôtre se sont formées à partir de nuages de gaz qui se sont effondrés, où l’interaction entre la rotation de la galaxie et la gravité a donné naissance à des bras spiraux. En outre, d’après eux, le destin probable de notre Voie lactée est d’entrer en collision avec la galaxie d’Andromède, d’ici environ 10 milliards d’années. «Cet événement créera dans un premier temps une énorme explosion de formation d’étoiles», explique Reinout van Weeren. «Mais ensuite, tout le gaz aura été consommé, et nous pourrions finir par devenir une galaxie elliptique sans qu’aucune nouvelle étoile ne naisse.»
Étudier les amas de galaxies
En élargissant encore la perspective, nous observons un schéma similaire à une plus grande échelle, avec des centaines de milliers de galaxies et de nuages de gaz regroupés. Le projet ClusterWeb de Reinout van Weeren, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), était consacré à ce sujet. «Il s’avère que les amas de galaxies sont presque exclusivement composés de galaxies elliptiques», ajoute-t-il. «Nous devons maintenant découvrir pourquoi il en est ainsi et quels types de processus se produisent dans ces amas.» Un des principaux axes de recherche concerne l’influence du gaz chaud, qui arrache de la matière aux galaxies lorsqu’elles le traversent. «Nous étudions actuellement ce mécanisme», précise-t-il. «Cela pourrait nous en apprendre beaucoup sur la façon dont les galaxies évoluent et dont elles sont influencées par leur environnement.» Pour en savoir plus sur les travaux de Reinout van Weeren: Un nouvel éclairage sur les vastes structures cosmiques
