Galaxies Ce sont d'immenses systèmes liés gravitationnellement, composés de millions voire de billions d'étoiles, de gaz, de poussières interstellaires et de matière noire, orbitant autour d'un centre de masse commun. Les galaxies jouent un rôle fondamental dans l'Univers, agissant comme de véritables “ villes cosmiques ” où se déroulent des processus physiques et chimiques essentiels.
Dans l'Univers observable, on estime qu'il existe des centaines de milliards de grandes galaxies et plusieurs billions de galaxies naines. Toutes ces galaxies forment à leur tour des milliards de groupes de galaxies contenus dans des millions de superamas de galaxies.
Voici des informations essentielles sur les galaxies :
Composition et structure : Outre les étoiles, les galaxies contiennent en leur centre des nébuleuses et des trous noirs supermassifs. Plus de 901 T<sub>3</sub> T de leur masse est constituée de matière noire invisible.
Tailles et distances : Leur taille varie de quelques milliers à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière, et les distances qui les séparent atteignent des millions d'années-lumière.
Lieu de naissance et vie des stars : Les galaxies renferment d'immenses quantités de gaz et de poussière à partir desquelles se forment de nouvelles étoiles. Ce sont des “ pouponnières ” où les étoiles naissent, vivent et meurent.
Création de la structure de l'Univers : Les galaxies ne sont pas dispersées de manière chaotique. Grâce à la gravité, elles forment des structures plus vastes : groupes, amas et superamas, qui définissent l’apparence du cosmos à très grande échelle, créant ainsi ce que l’on appelle la toile cosmique.
Production et recyclage de la matière : Au sein des galaxies, grâce à l'évolution stellaire (supernovae), des éléments plus lourds (carbone, oxygène, fer) sont créés. Les galaxies transforment cette matière, permettant la formation de générations successives d'étoiles, et finalement de planètes et de vie.
Laboratoires d'évolution cosmique : Les galaxies évoluent, entrent en collision et fusionnent, ce qui modifie leur forme (par exemple, de spirale à elliptique) et stimule les processus de formation d'étoiles.
Stockage de la matière noire : Les galaxies sont entourées d'un “ halo ” de matière noire, qui constitue leur composante de masse la plus importante et assure leur cohésion.
Le foyer des trous noirs : Le centre de la plupart des grandes galaxies abrite des trous noirs supermassifs qui influencent l'évolution de la galaxie entière en émettant d'énormes quantités d'énergie.
Classification des galaxies par Hubble :
- Spirale Il s'agit d'un type de système stellaire caractérisé par un disque plat avec un noyau et des bras disposés en spirale. Les bras spiraux sont riches en jeunes étoiles chaudes et bleues, tandis que le noyau contient souvent des étoiles plus anciennes et rouges. Elles représentent environ 75 % des galaxies brillantes du ciel, contiennent beaucoup de gaz et de poussière, et sont le théâtre d'une intense activité de formation d'étoiles. On distingue les galaxies spirales ordinaires et les galaxies spirales barrées.
- Ordinaire (type SA) – une structure en forme de disque avec des bras spiraux distincts émergeant directement du noyau, sans barre centrale. Par exemple, la galaxie d'Andromède (M31).
- Avec une barre (type SB) – une structure dans laquelle les bras n’émergent pas directement du noyau, mais des extrémités d’une structure centrale en forme de barre (ceinture) constituée d’étoiles, comme la Voie lactée.
Concernant le plus grand ordinaire galaxie spirale (sans barre centrale, classification SA), ce titre est souvent attribué à la galaxie UGC 2885 (Surnommée “ galaxie de Godzilla ” ou galaxie de Rubin). Elle se situe à environ 232 à 274 millions d'années-lumière de la Terre, dans la constellation de Persée. Son diamètre est d'environ 438 000 années-lumière, soit plus de 2,5 fois celui de la Voie lactée.
Le plus grand connu barré une galaxie spirale est NGC 6872 (Galaxie du Condor) Il s'agit d'une galaxie géante (type SBb/P) située dans la constellation du Pavé, à environ 212 millions d'années-lumière. Reconnue comme l'une des plus grandes galaxies spirales connues, elle possède un diamètre de plus de 522 000 années-lumière (plus de cinq fois celui de la Voie lactée). Sa forme allongée inhabituelle résulte de fortes interactions gravitationnelles avec la galaxie lenticulaire voisine IC 4970.
Les galaxies spirales sont dynamiques, et leurs bras spiraux sont des ondes de densité qui se déplacent à travers le disque, comprimant le gaz et déclenchant la formation de nouvelles étoiles.
- Elliptique Il s'agit d'un type de galaxie de forme régulière, sphérique ou ellipsoïdale, à la structure lisse et dont la luminosité diminue du centre vers les bords. Elles sont principalement composées d'étoiles anciennes et contiennent très peu de poussière et de gaz interstellaire, ce qui indique une absence de processus intenses de formation d'étoiles. Elles figurent parmi les structures les plus anciennes et les plus vastes de l'Univers. Leur taille varie considérablement, des galaxies naines (quelques milliers d'années-lumière) aux galaxies elliptiques géantes (jusqu'à 3,3 millions d'années-lumière). Selon leur degré d'aplatissement, les galaxies elliptiques sont classées en huit types. E0 à E7. Par conséquent, les galaxies de type E0 ont une forme quasi circulaire dans le ciel. L'exemple le plus connu de galaxie de type E0 est Messier 89 (M89).
Les galaxies de type E1, E2… sont désignées par des lettres dont l'aplatissement est croissant. Les galaxies de type E7 sont les plus aplaties et ressemblent à une ellipse dont le rapport des axes est de 1:3. Aucune galaxie plus aplatie que E7 n'a été observée.
La galaxie en est un exemple. M87 (Virgo A) dans l'amas de la Vierge. Il s'agit d'une galaxie elliptique géante située dans la constellation de la Vierge, à environ 53-55 millions d'années-lumière de la Terre.
Il s'agit de la principale et la plus brillante composante de l'amas de la Vierge, qui contient jusqu'à 100 000 milliards d'étoiles. Il est célèbre pour le trou noir supermassif (M87*) en son centre, le premier jamais photographié (2019), qui génère un puissant jet. Sa masse est estimée à plusieurs milliards de masses solaires, et son image a été enregistrée par le télescope Event Horizon.
Unique dans cette catégorie de galaxies, la galaxie géante CI 1101. Elle appartient à l'amas de galaxies Abell 2029 et en est la composante principale. C'est la plus grande galaxie connue (en termes de taille, et non de masse) ; son diamètre est d'environ 4 millions d'années-lumière. Elle contient environ 400 fois plus d'étoiles que la Voie lactée et sa masse peut atteindre 2 000 fois supérieure en raison de l'abondance de gaz et de matière noire. Sa forme rappelle celle d'une lentille.
Irrégulier Il s'agit de systèmes stellaires dépourvus de forme symétrique, de noyau central et de bras spiraux, qui ne correspondent pas à la classification de Hubble. Ce sont généralement des formations plus petites, riches en gaz et en poussière, propices à une intense formation d'étoiles. Leur aspect chaotique résulte souvent d'interactions gravitationnelles avec d'autres galaxies. Elles n'ont pas de forme définie et se forment souvent suite à des collisions. Elles semblent “ déchirées ” ou déformées. Elles sont généralement plus petites que les galaxies spirales. On peut citer comme exemples les Nuages de Magellan (Grand et Petit), visibles depuis l'hémisphère sud et satellites de la Voie lactée. Ces deux galaxies, appartenant au Groupe local, sont riches en jeunes étoiles et en nébuleuses, ce qui en fait un véritable “ laboratoire cosmique ” pour l'étude de la formation stellaire. Les deux nuages sont liés gravitationnellement par le courant magellanique.
Parmi tous les types de galaxies, on trouve également des galaxies naines, dont la forme leur correspond. Ces petites galaxies sont généralement composées d'un million à plusieurs milliards d'étoiles. Elles sont nettement plus petites que les galaxies typiques (comme la Voie lactée), dont elles sont souvent les satellites. Elles se caractérisent par une faible luminosité et souvent une forte concentration de matière noire. Leur diamètre est généralement inférieur à 40 000 années-lumière. La galaxie naine NGC 5949 en est un exemple. Grâce à sa proximité avec la Terre – elle se situe à environ 44 millions d'années-lumière du Système solaire, dans la constellation du Dragon, ce qui la place dans le voisinage cosmique de la Voie lactée – cet objet est une cible idéale pour les astronomes qui étudient les galaxies naines.
Les galaxies forment des groupes de galaxies, des amas et des superamas.
Groupes Galaxy Ce sont de petits systèmes liés gravitationnellement, contenant généralement de quelques galaxies à une cinquantaine, répartis sur une surface d'un diamètre allant jusqu'à environ 1 à 2 mégaparsecs (Mpc). Ce sont les plus petits amas de galaxies, souvent dominés par une ou deux galaxies brillantes. Ils sont composés de galaxies spirales, elliptiques et naines. Généralement, une ou quelques galaxies brillantes dominent, entourées de satellites plus faibles. Seule une petite fraction des galaxies de l'Univers ne sont pas liées gravitationnellement à d'autres (les galaxies de champ) ; la plupart appartiennent à des groupes ou à des structures plus vastes. Notre galaxie (la Voie lactée) appartient au Groupe local, qui contient plus de 50 galaxies, et dont les principales composantes sont la Voie lactée et la galaxie d'Andromède.
amas de galaxies et superamas Ce sont parmi les plus grandes structures connues de l'Univers, constituant d'immenses systèmes composés de groupes et d'amas de galaxies. Elles s'étendent généralement sur des centaines de millions d'années-lumière et concentrent des milliers de galaxies, formant des structures filamenteuses séparées par des vides. Leur taille atteint 100 à 500 millions d'années-lumière, et leur masse peut être de l'ordre de [valeur manquante] masses solaires.
Contrairement aux petits amas, les superamas ne sont pas fortement liés gravitationnellement (ils ne se détendent pas), mais dérivent, s'étirant avec l'expansion de l'Univers. Les superamas de galaxies sont les “ titans ” du cosmos, et leur distribution forme la toile cosmique, fruit de l'instabilité gravitationnelle de l'Univers primordial. Notre Voie lactée appartient au Groupe local, qui fait partie du superamas de Laniakea.
En résumé, sans galaxies, l'Univers serait un espace homogène, presque vide, rempli de gaz. C'est dans les galaxies que se concentre la majeure partie de la matière visible, permettant ainsi des processus physiques complexes.
