Il suffit d’une nuit claire, loin des lampadaires, pour remarquer que les étoiles ne couvrent pas le ciel de façon régulière: certaines zones paraissent presque vides, d’autres débordent de points lumineux. La réponse tient en un mot, la gravité, mais elle passe par la structure de la Voie lactée, trois familles de galaxies et le gaz brûlant qui circule entre elles. Reinout van Weeren, professeur agrégé à l’Université de Leyde, explique ce désordre apparent — et à la fin, vous pouvez vérifier quel genre d’observateur du ciel vous êtes.
Un ciel d’été, une couverture posée loin des lumières de la ville, et la même remarque revient: les étoiles ne recouvrent pas la voûte de manière régulière. Certaines régions paraissent vides, d’autres débordent de points serrés les uns contre les autres. La question a l’air naïve, mais elle se trouve au point de départ de toute une branche de l’astronomie.
Reinout van Weeren, professeur agrégé à l’Université de Leyde, la prend au sérieux: «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».
L’univers n’est pas lisse, et il n’a jamais eu de raison de l’être. La gravité attire la matière vers la matière: là où il y a déjà un peu plus de masse, il s’en accumule davantage. De proche en proche, le gaz se concentre, forme des étoiles, puis des amas d’étoiles et des galaxies. Le résultat est un cosmos grumeleux, fait de concentrations et de vides.
Pour décrire cette irrégularité, l’astronome parle d’une forêt: «Une forêt contient également de nombreuses essences d’arbres de toutes tailles», explique Reinout van Weeren, avant d’ajouter que le ciel nocturne fonctionne de la même manière. À cela s’ajoute un effet de perspective: certaines étoiles brillent davantage que d’autres, et certaines sont simplement plus proches de nous.
Le décor compte autant que le spectacle. Le Soleil appartient à la Voie lactée, une galaxie qui rassemble environ 100 milliards d’étoiles, et il n’en occupe pas le centre: il se situe dans sa périphérie. Ce qui apparaît au-dessus de nos têtes dépend donc beaucoup de la direction du regard.
«Si nous regardons vers le centre, nous pouvons même apercevoir une bande de milliards d’étoiles qui se chevauchent», décrit Reinout van Weeren. Cette bande porte un nom que tout le monde connaît: c’est la Voie lactée elle-même, vue par la tranche depuis l’intérieur.
Au-delà de notre galaxie, les autres sont loin de se ressembler. Les astronomes les rangent en trois grandes familles, et cette forme raconte quelque chose de leur histoire.
Une galaxie spirale n’est donc pas un état définitif: elle peut évoluer vers une galaxie elliptique, et les collisions sont le moteur de cette transformation.
La Voie lactée en fera elle-même l’expérience. Dans environ 10 milliards d’années, elle doit rencontrer la galaxie d’Andromède. Le mot collision induit toutefois en erreur: les étoiles sont si espacées qu’elles ne se heurtent pratiquement pas.
Ce sont surtout les nuages de gaz qui se percutent. La première conséquence est une énorme explosion de formation d’étoiles. Puis les réserves de gaz s’épuisent, la fabrication d’étoiles s’arrête, et l’ensemble prend la forme d’une galaxie elliptique.
Les galaxies se regroupent elles aussi, en amas. Et la composition de ces amas est étonnamment homogène: «Il s’avère que les amas de galaxies sont presque exclusivement composés de galaxies elliptiques», observe Reinout van Weeren.
C’est précisément l’objet du projet ClusterWeb, qu’il dirige avec le soutien du Conseil européen de la recherche (ERC). L’une des pistes tient au gaz brûlant qui remplit les amas: lorsqu’une galaxie le traverse, ce gaz lui arrache sa propre matière. Privée de carburant, elle cesse alors de fabriquer des étoiles.
L’astronomie garde une image contemplative, mais le métier ressemble surtout à de la physique et à du traitement de données. Les observations arrivent en volumes énormes, et la réponse se trouve rarement dans une image isolée: elle se dégage d’une comparaison patiente entre des milliers de cas.
S’y ajoute un rapport particulier au temps. Les phénomènes étudiés se comptent en milliards d’années, et un résultat se construit sur des années de mesures. Une question posée sous une couverture, un soir d’été, peut ainsi mener jusqu’à un projet financé par l’ERC.
Les étoiles ne sont pas semées au hasard parce que la gravité travaille contre l’uniformité: elle concentre la matière en étoiles, en galaxies, puis en amas. Notre position dans la périphérie de la Voie lactée fait le reste, en rendant certaines directions du ciel bien plus riches que d’autres. Derrière une observation à l’œil nu se cache donc une structure que la recherche européenne mesure encore aujourd’hui.
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