Disque de la voie lactée

Pour ceux qui n'ont pas vu ce lien - jetez un coup d'œil car c'est une image panormique interactive à 360 degrés de la voie lactée (il faudra peut-être un peu de temps pour charger!). Je me suis retrouvé à le parcourir à plusieurs reprises et en tant que profane de l'astronomie, je me suis demandé si quelqu'un pouvait m'aider à naviguer dans ce que je regarde.

Alors que je peux m'orienter et visualiser où nous en sommes de la manière laiteuse, quelle est la bande noire distinctive? Je suppose que cela est dû à l'absence d'étoiles dans ces zones. Cependant, si je comprends bien, le disque (ainsi que le centre) sont les zones de plus forte concentration d'étoiles. Ces «lacunes» sont-elles causées par la matière noire?

C'est de la poussière!

La bande noire n'est pas l'absence d'étoiles, mais plutôt des nuages ​​de gaz et de poussière - une composante importante de presque toutes les galaxies spirales$^\dagger$ - qui bloquent la lumière des étoiles de fond et du gaz lumineux.

Dans l'image, vous voyez à la fois des étoiles individuelles, dispersées partout, et la bande lumineuse distinctive de la Voie lactée, dont la plupart des étoiles sont si éloignées qu'elles se mélangent. La majeure partie de la poussière se trouve dans le plan de la Voie lactée. Les étoiles individuelles sont plus proches de nous que la bande lumineuse et les nuages ​​de poussière, donc ce que vous voyez, ce sont les milliards d'étoiles dans la bande de la Voie Lactée, dont une partie de la lumière est bloquée par la poussière, et en plus de cela, vous voyez quelques milliers d'étoiles individuelles plus proches.

Les composants des galaxies

Les galaxies sont constituées d'environ 85% de matière noire et 15% de matière normale ("baryonique"). De loin, la majeure partie de la matière normale est de l'hydrogène et de l'hélium, dont une partie est enfermée dans des étoiles, et une partie dans d'énormes nuages ​​de gaz, parfois brillants (les nuages ​​roses que vous voyez sur l'image de la Voie lactée sont probablement des nuages ​​d'hydrogène excités). par le rayonnement UV dur des étoiles chaudes et massives, émettant par la suite H$\alpha$lumière ). Une petite fraction (1 à 2%) de la matière normale est constituée d'éléments plus lourds, par des astronomes appelés paresseusement «métaux». Environ les 2/3 des métaux sont en phase gazeuse, mais le tiers restant s'est appauvri en grains de poussière, par exemple en silicates et en suie. Cette poussière est mélangée aux nuages ​​de gaz et devient souvent suffisamment dense pour bloquer la lumière des étoiles.

Une forte dépendance en longueur d'onde des propriétés d'extinction de la poussière

Cependant, la poussière diffuse et absorbe la lumière avec des longueurs d'onde courtes (comme le bleu et les UV) beaucoup plus efficacement que les longueurs d'onde longues (comme le rouge et l'infrarouge). Ainsi, bien qu'elle puisse bloquer efficacement la lumière visuelle et UV, la lumière infrarouge passe plus ou moins sans entrave. Par exemple, si vous regardez le nuage moléculaire Barnard 68 en rouge et proche infrarouge, il semble noir (à gauche dans l'image ci-dessous), mais si vous regardez plus loin dans l'infrarouge, vous pouvez réellement voir les étoiles de fond (juste en dessous ):

^{Image prise depuis l' ESO .}

Matière noire

La matière noire n'est pas visible. Il est… eh bien, sombre. Il n'interagit avec la matière normale et la lumière que par gravité. Cela signifie que si vous pouviez placer un morceau de matière noire devant une étoile (vous ne pouvez pas, vraiment), vous ne bloqueriez pas sa lumière. Il passerait à travers. Si le morceau était assez grand, il pourrait dévier la lumière par gravité, de sorte que l'étoile de fond vous semblerait déformée, tout comme un morceau de matière normale (par exemple un trou noir).

$^\dagger$_{En revanche, le milieu interstellaire des galaxies elliptiques a tendance à être beaucoup plus appauvri en gaz et en poussières.}

Pela a une belle réponse, je vais juste ajouter mes 2 cents.

Alors que je peux m'orienter et visualiser où nous en sommes de la manière laiteuse, quelle est la bande noire distinctive? Je suppose que cela est dû à l'absence d'étoiles dans ces zones.

La bande noire bloque probablement certaines des zones d'étoiles les plus denses, pas un manque d'étoiles du tout, à l'exception, je pense, de la plus grande zone sombre à l'extrême gauche, qui pourrait être un manque d'étoiles de la voie lactée. Je crois que cette fenêtre de faible densité d'étoiles est l'endroit où Hubble passe la plupart de son temps à regarder dans l'espace lointain.

En outre, pensez à ce qui est plus lumineux une lampe de poche à 6 pouces de votre œil ou un phare de voiture à 60 pieds. Le centre de notre galaxie est peut-être beaucoup plus lumineux, mais nous en sommes assez loin, de sorte que la luminosité relative que nous voyons de la voie lactée est plus uniforme. Une grande partie de la lumière dans cette bande blanche que nous voyons provient d'étoiles relativement proches. C'est une perspective très différente de notre vision d'Andromède où le centre est tout aussi lumineux.

Cependant, si je comprends bien, le disque (ainsi que le centre) sont les zones de plus forte concentration d'étoiles.

Vous pouvez voir qu'il devient un peu plus épais au centre et que la partie la plus brillante est le centre inférieur. Le centre lumineux est là dans l'image, il est juste en grande partie bloqué par le gaz et la poussière.

Ces «lacunes» sont-elles causées par la matière noire?

La matière noire est essentiellement invisible à toute lumière, à moins qu'elle ne soit suffisante pour plier la lumière, elle peut alors être observée indirectement.

La raison la plus fondamentale est que l'œil nu humain ne peut pas voir toutes les parties du spectre électromagnétique. Il y a beaucoup plus d'étoiles que ce que nous voyons régulièrement, probablement situées dans la région infrarouge.