Les premières études de la Voie Lactée


La partie la plus fascinante du ciel nocturne est une bande blanchâtre et diffuse qui traverse la voûte céleste : la Voie Lactée. En utilisant sa lunette au XVIIe siècle, Galilée fut le premier astronome à comprendre que cette dernière est en fait constituée d’une myriade d’étoiles qui se concentrent dans une région du ciel en forme de bande. La concentration est telle que l’oeil humain ne peut plus discerner les étoiles les unes des autres et ne voit qu’une bande diffuse.

Milky Way

Un spectacle fabuleux dans la voûte céleste : la Voie Lactée. Crédit : W.-H. Wang

La forme de la Voie Lactée et le fait qu’elle semble encercler la Terre suggérèrent aux astronomes, en particulier à l’Anglais Thomas Wright au milieu du XVIIe siècle, que le Soleil et les autres étoiles devaient former un système très aplati. Au XVIIIe siècle, le philosophe allemand Emmanuel Kant avança l’idée que la Voie Lactée était un système d’étoiles en forme de disque. En regardant dans la direction du disque, on apercevait un immense nombre d’étoiles qui se confondaient pour donner une impression de bande diffuse. Dans la direction perpendiculaire, par contre, on ne voyait que quelques étoiles proches et rien au-delà, ce qui donnait cette impression relative de vide.

Les premières analyses de la Voie Lactée

Les premières tentatives pour aller plus loin furent couronnées d’un succès limité. Dans les années 1780, William Herschel, le découvreur d’Uranus, se lança dans la première analyse quantitative de la structure de la Voie Lactée. Il divisa la voûte céleste en une multitude de régions et compta le nombre d’étoiles visibles dans chacune de ces régions. Ceci devait lui permettre de reconstituer la forme de la Voie Lactée dans l’espace et de déterminer la position du Soleil par rapport à l’ensemble.

Les observations d’Herschel semblèrent montrer que la distribution du nombre d’étoiles dans la Voie Lactée était plus ou moins uniforme et il en conclut que le Soleil se trouvait au centre du disque. Plus tard, au début du XXe siècle, le Néerlandais Jacobus Kapteyn, réalisa une analyse plus poussée et arriva au même résultat. Il s’essaya même à déterminer la taille de la Voie Lactée, qu’il estima à 40.000 années-lumière.

William Herschel

William Herschel : Hannover, 1738 – Slough, 1822

La Voie Lactée cachée par le milieu interstellaire

Nous savons aujourd’hui que les deux astronomes se trompèrent dans leurs conclusions car ils ne tinrent pas compte de l’effet du milieu interstellaire. Or, celui-ci diffuse la lumière des étoiles. Ainsi, à partir d’une certaine distance, le rayonnement d’une étoile est tellement affaibli que nous ne pouvons plus le détecter. En conséquence, nous ne pouvons observer qu’une petite fraction des étoiles de la Voie Lactée, celles qui sont suffisamment proches. Peu importe la position du Soleil, au centre ou pas, Herschel et Kapteyn allaient trouver une distribution uniforme d’étoiles car ils ne pouvaient observer que le voisinage du Soleil.

Heureusement pour notre connaissance de l’Univers, le milieu interstellaire n’obscurcit pas la lumière toutes les directions. Le gaz et les poussières interstellaires se trouvent concentrés dans le plan de la Voie Lactée comme les étoiles. L’extinction interstellaire est très faible dans les autres directions, ce qui nous permet malgré tout d’observer des objets plus lointains. C’est grâce à cela que les astronomes purent finalement déterminer la forme réelle et la taille de la Voie Lactée, ainsi que la place du Soleil dans l’ensemble.


Page mise à jour le 30 août 2017 par Olivier Esslinger