Qu'est-ce qu'une galaxie ?

Si vous regardez le ciel nocturne avec un télescope et voyez au-delà de ce qui est visible à l'œil nu, vous verrez beaucoup d'étoiles qui sont en fait des imposteurs. Beaucoup de ces points lumineux sont en fait des galaxies – des collections de millions à des milliards d'étoiles. Les galaxies sont composées d'étoiles, de poussière et de matière noire, toutes maintenues ensemble par la gravité.

Les astronomes ne savent pas exactement comment les galaxies se sont formées. Après le Big Bang, l'espace était presque entièrement composé d'hydrogène et d'hélium. Certains astronomes pensent que la gravité a rassemblé la poussière et le gaz pour former des étoiles individuelles, et ces étoiles se sont rapprochées pour former des collections qui sont finalement devenues des galaxies. D'autres pensent que la masse de ce qui deviendrait des galaxies s'est rassemblée avant que les étoiles en leur sein ne soient créées. Les astronomes affinent également leurs techniques de mesure de la masse des galaxies individuelles, comme cette étude de 2018 qui a utilisé les mouvements tridimensionnels de plusieurs galaxies pour mieux affiner la masse de la Voie lactée.



Le Soleil fait partie des milliards d

Le Soleil fait partie des milliards d'étoiles de la Voie lactée.(Crédit image : Caltech)

A la découverte des univers insulaires

Au début des années 1900, de nombreux astronomes pensaient que l'univers entier se trouvait dans notre galaxie, la Voie lactée. D'autres, comme Harlow Shapley, scientifique et directeur de l'observatoire du Harvard College, ont fait valoir que les taches en forme de spirale que l'on croyait être de la poussière et du gaz étaient séparées et les ont appelées « univers insulaires ».

Ce n'est qu'en 1924, quand Edwin Hubble identifié plusieurs étoiles pulsantes spéciales appelées Variables des céphéides et s'est rendu compte qu'ils se trouvaient en dehors de la portée connue de la Voie lactée. Ces objets célestes étaient des collections d'étoiles tout à fait uniques à des distances bien au-delà de notre galaxie d'origine.

Après que Hubble ait mesuré la distance aux galaxies individuelles, il a continué à mesurer leur Doppler — combien de lumière des galaxies a été étendue en raison de leur mouvement. Il a déterminé que les galaxies tout autour de la Voie lactée s'éloignent de nous à des vitesses formidables. Plus les galaxies sont éloignées, plus elles fuient vite. Pour cette raison, il a pu déterminer que l'univers lui-même est expansion , et des années plus tard, les astronomes ont déterminé que l'expansion s'accélère.

Caractéristiques de la galaxie

La plupart des galaxies ont des trous noirs en leurs centres qui peuvent produire une énorme quantité d'énergie, que les astronomes peuvent voir à de grandes distances. Dans certains cas, le trou noir central d'une galaxie est extrêmement large ou actif, même dans des galaxies relativement petites. La matière encerclant le trou noir peut être accélérée vers l'extérieur par ses jets. D'autres galaxies peuvent contenir quasars — les corps les plus énergétiques de l'univers — à leur noyau.

Les galaxies sont classées selon leur forme. Chaque type a des caractéristiques différentes et une histoire d'évolution différente.

Certains, comme la Voie lactée, ont des bras en spirale vers l'extérieur autour de leur centre. Connu comme galaxies spirales , ces groupes constituent la plupart des galaxies que les astronomes peuvent voir. Le gaz et la poussière d'une galaxie spirale tournent autour du centre à des vitesses de centaines de kilomètres par seconde, créant leur forme de moulinet. Certains, connus sous le nom de « spirales barrées », ont une structure en barre en leur centre, formée de poussière et de gaz canalisés vers le centre. La poussière et le gaz des galaxies spirales alimentent constamment la formation de nouvelles étoiles.

Les galaxies elliptiques n'ont pas les bras spiraux de leurs cousines plus flamboyantes. Leur aspect varie de circulaire à très allongé. Les galaxies elliptiques ont moins de poussière que leurs homologues spirales, et le processus de fabrication des étoiles est donc pratiquement terminé. La plupart de leurs stars sont plus âgées. Bien qu'elles constituent une plus petite partie des galaxies visibles, les astronomes pensent que plus de la moitié des galaxies de l'univers sont elliptiques.

Les 3 % restants des galaxies de l'univers sont appelées galaxies irrégulières. Ils ne sont ni ronds ni dotés de bras en spirale, et leurs formes manquent de définition spécifique. La gravité d'autres galaxies les a souvent affectées, les étirant ou les déformant. Des collisions ou des appels rapprochés avec d'autres galaxies peuvent également déformer leurs formes.

Cette image du télescope spatial Hubble montre toute la beauté de la galaxie spirale voisine M83 dans une mosaïque de nombreuses photos assemblées. Les magentas et les bleus indiquent les régions de formation d

Cette image du télescope spatial Hubble montre toute la beauté de la galaxie spirale voisine M83 dans une mosaïque de nombreuses photos assemblées. Les magentas et les bleus indiquent les régions de formation d'étoiles. Aussi connu sous le nom de Moulinet du Sud, M83 est situé à 15 millions d'années-lumière dans la constellation de l'Hydre. Image publiée en janvier 2014.(Crédit image : NASA, ESA et Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

Quand les galaxies se heurtent

Les galaxies ne flottent pas dans l'espace de manière isolée, mais sont regroupées en groupes appelés amas. Certains amas sont grands, contenant plus d'un millier de galaxies tandis que d'autres sont beaucoup plus petits. La Voie lactée se trouve dans l'amas connu sous le nom de Groupe local, qui ne contient que 50 galaxies.

Parfois, les galaxies se heurtent les unes aux autres, fusionnant leurs étoiles et leur poussière. C'est une étape importante dans l'évolution et la croissance de nombreuses galaxies. Fin 2018, les astronomes ont publié une étude montrant deux trous noirs supermassifs s'écrasant l'un sur l'autre dans les étapes finales d'un écrasement galactique, représentant la première fois qu'un stade aussi tardif de collision galactique était observé en action.

Les étoiles individuelles n'entrent généralement pas en collision lors d'une collision galactique, mais l'afflux de poussière et de gaz augmente le taux de formation des étoiles. La Voie lactée devrait entrer en collision avec la galaxie d'Andromède dans environ 5 milliards d'années, et des collisions se sont également produites dans son passé ancien ; son renflement distinctif peut s'être développé après avoir consommé une galaxie en forme de saucisse. Pour ne pas être en reste, la galaxie d'Andromède a probablement aussi mangé l'un des premiers frères et sœurs de la Voie lactée.

Recherche sur les galaxies émergentes

Ces dernières années, les astronomes ont suivi les galaxies et la façon dont leur évolution est façonnée par la matière noire, une substance qui ne peut pas être détectée avec la technologie traditionnelle des télescopes. On pense que la matière noire et l'énergie noire constituent ensemble la majeure partie de la masse et de l'énergie de l'univers, mais leur existence est difficile à prouver car nous ne pouvons les voir qu'à travers leurs effets sur des objets plus conventionnels, comme les galaxies.

En 2017, les astronomes ont découvert deux énormes galaxies de l'ancien univers qui se sont formées dans une mer de matière noire. La taille extraordinairement grande des galaxies amène les scientifiques à se demander si elles ont progressivement grossi au fil du temps, ou si un autre processus aurait pu être responsable. Quelques mois seulement après cette découverte, les astronomes ont également trouvé un groupe de galaxies en orbite synchronisée les unes avec les autres selon un schéma qui peut s'expliquer par la matière noire.

Mais en 2018, un groupe de chercheurs a remis en question la théorie de la matière noire lorsqu'ils ont découvert qu'une galaxie appelée NGC 1052-DF2 avait environ 400 fois moins de matière noire que les modèles ne le prédiraient pour un objet de sa taille, ce qui pourrait également changer les modèles d'évolution galactique. Cependant, les résultats de l'étude sont controversés et font toujours l'objet de débats.

Des relevés galactiques périodiques avec une technologie de plus en plus avancée ont permis aux scientifiques d'identifier des galaxies qui étaient auparavant trop faibles pour être vues et d'en apprendre davantage sur l'évolution, la taille et la forme galactiques. Par exemple, en 2017, l'instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) du Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral a révélé un groupe de 72 galaxies qui se cachaient à la vue de tous.

En 2018, une image du télescope spatial Hubble a réussi à s'entasser dans quelque 15 000 galaxies, offrant un terrain de chasse abondant pour de futures études galactiques. Et la même année, des centaines de galaxies ont été découvertes derrière un trou noir superénergétique qui masquait auparavant leur présence.

Ressources additionnelles:

Cet article a été mis à jour le 4 janvier 2019 par Elizabeth Howell, collaboratrice de demokratija.eu.