Les valeurs varient d'un facteur deux ou trois, ce qui est somme toute assez précis pour un objet si difficile à appréhender de l'intérieur, où nous nous trouvons. Pour leurs calculs, les astrophysiciens se basent sur la mesure de la distance et de la luminosité apparente de toutes les étoiles visibles dans toutes les directions, soit l'équivalent de 19,5 milliards de soleils. Dans une galaxie spirale comme la Voie lactée, la masse d'une étoile est environ quatre fois supérieure à sa luminosité (en unités solaires). La Galaxie comporterait donc l'équivalent de 78 milliards de soleils. La masse moyenne d'une étoile étant d'un tiers de celle du Soleil, on peut en déduire que la Voie lactée compte quelque 234 milliards d'étoiles, situées pour la plupart dans le disque et le bulbe central, mais aussi dans le halo qui l'entoure. Par ailleurs, il semblerait que 10 % d'entre elles - dont Arcturus, l'étoile très brillante de la constellation du Bouvier, visible lorsqu'on prolonge le manche de la casserole de la Grande Ourse - soient en réalité extragalactiques. En effet, au cours de son histoire, la Voie lactée a cannibalisé certaines galaxies satellites, comme elle semble le faire actuellement avec celles du Grand Chien et du Sagittaire.
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