Une galaxie, c'est un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières dont la cohésion est assurée par la gravitation. On pense qu'elle sont faites essentiellement de matière noire, contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.
Les galaxies présentent une grande diversité de taille (entre 2.000 et 500.000 années-lumière de diamètre) et de forme. Le rayonnement provenant des galaxies permet de répartir ces dernières en galaxies normales et galaxies actives, parmi lesquelles se trouvent les quasars. Les regroupements de galaxies que l'on observe dans l'univers sont appelés amas et superamas.
La Voie lactée, la galaxie dans laquelle se trouve le Système solaire donc notre planète Terre, compte quelques centaines de milliards d'étoiles et a une extension de l'ordre de 80 000 années-lumière. Elle possède deux petites galaxies satellites (le grand et le petit Nuages de Magellan) situées respectivement à environ 150.000 et 200.000 années-lumière. La grande galaxie la plus proche de la Voie lactée, Andromède (également identifiée sous les numéros M31 et NGC 224), est située à 2,55 millions d'années-lumière.
La plupart des galaxies typiques comportent un nombre similaire d'astres à notre Voie lactée, mais il existe aussi des galaxies naines comptant à peu près une dizaine de milliards d'étoiles, et des galaxies géantes comptant plusieurs milliers de milliards d'étoiles.
Sur la base de ces chiffres et de la taille de l'univers observable, on estime que celui-ci compte quelques centaines de milliards de galaxies de masses significatives. La population de galaxies naines est cependant très difficile à déterminer, du fait de leur masse et de leur luminosité très faibles.
L'Univers dont l'extension réelle est inconnue pourrait contenir jusqu'à 2 000 milliards de galaxies, mais cela ne pourra être confirmé qu'avec les observations des futurs télescopes.
Les différents types de galaxies
Les galaxies elliptiques
Les galaxies elliptiques présentent une forme sphérique ou ovale sans structure interne
et de brillance à peu près uniforme. Les étoiles en leur sein vont et viennent dans
tous les sens de façon désordonnée. Si elles n’étaient pas en mouvement, elles finiraient
par tomber vers le centre de la galaxie et celle-ci s’effondrerait sous sa propre
gravité, mais du fait de leur mouvement, les étoiles sont soumises à une force centrifuge
qui les empêche de tomber vers le centre.
Les galaxies spirales
Les galaxies spirales sont plus complexes. Elles sont essentiellement constituées
de deux éléments : un noyau sphérique entouré d’un disque de matière dans lequel
apparaît une structure spirale. Il y a une grande diversité de forme, depuis un noyau
énorme entouré de petits bras spiraux jusqu’à un noyau minuscule avec des bras très
longs.
Cette classe de galaxies se subdivise en deux groupes : les spirales normales, dans
lesquelles les bras se développent directement à partir du noyau, et les spirales
barrées qui présentent une grande barre centrale dont les extrémités sont le point
de départ des bras (c’est le cas de notre Galaxie).
Les galaxies spirales représentent environ les trois-quarts des galaxies répertoriées
dans la classification de Hubble. Leur structure est plus complexe que celle des
galaxies elliptiques.
Une galaxie spirale barrée est une galaxie spirale dont les bras spiraux n'émergent
pas du centre de la galaxie, mais d'une barre constituée d'étoiles traversant ce
centre. Dans la classification de Hubble, elles sont désignées d'un SB.
Notre propre galaxie, la Voie lactée, est une grande galaxie spirale barrée.
Sur cette image du télescope spatial Hubble, on voit la galaxie spirale barrée NGC
1300. Les deux tiers des galaxies spirales sont des galaxies spirales barrées. NGC
1300 est située à environ 18,7 Mpc (environ 61 millions d'années-lumière) de la Terre
dans la constellation de l'Éridan. Elle a été découverte par John Herschel en 1835.
© Nasa
L’observation des nébuleuses
Grâce aux progrès constants dans les moyens d’observation du ciel, les astronomes
du XVIIIe siècle se rendirent compte qu’il existait de nombreux objets diffus qu’ils
baptisèrent du nom de nébuleuse. A cette époque, l’astronome français Charles Messier
établit une liste d’une centaine de ces objets. Il leur donna les noms bien connus
de nos jour comme par exemple M31 pour la galaxie d’Andromède.
Au XIXe siècle, William Herschel et son fils établirent une liste de plus de 5000
objets qui devint plus tard le fameux Nouveau Catalogue Général, dans lequel la même
galaxie d’Andromède se nomme NGC 224.
Nous savons de nos jours que ces nébuleuses ne sont pas toutes des objets de même
nature. On trouve ainsi de simples amas d’étoiles ou bien des nuages de gaz, mais
aussi des objets extérieurs à la Galaxie. Ce sont ces derniers qui posèrent le plus
de difficultés aux astronomes et qui nous intéressent ici.
Le philosophe allemand Emmanuel Kant, qui fut l’un des premiers à réaliser la véritable
nature de la Voie lactée, avança en 1755 que ces nébuleuses étranges étaient d’énormes
regroupements d’étoiles, de nature semblable à la Galaxie et situés bien au-delà
des limites de cette dernière. Il les appela des univers-îles.
En 1845, Lord Rosse commença l’étude de ces nébuleuses à l’aide du télescope de 1,80
mètre qu’il venait juste d’achever en Irlande. Il fut alors en mesure d’observer
dans certaines d’entre elles une structure spirale très nette et en déduisit que
ces objets étaient des systèmes d’étoiles à part entière, distincts de la Voie lactée.
En 2011, le télescope spatial pointe vers l’étoile V1 dans la galaxie d’Andromède,
la première céphéide dont Edwin Hubble fut en mesure de déterminer la distance en
1923. Crédit : NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA
Les différents types de galaxies
Les galaxies sont classées de différentes sortes : nom, forme, date de découverte,
masse, et densité.
Je te propose, mon ami(e), de considérer ici la classification la plus courante,
celle de la forme.
Les galaxies elliptiques
Les galaxies elliptiques présentent une forme sphérique ou ovale sans structure interne
et de brillance à peu près uniforme. Les étoiles en leur sein vont et viennent dans
tous les sens de façon désordonnée. Si elles n’étaient pas en mouvement, elles finiraient
par tomber vers le centre de la galaxie et celle-ci s’effondrerait sous sa propre
gravité, mais du fait de leur mouvement, les étoiles sont soumises à une force centrifuge
qui les empêche de tomber vers le centre.
Les galaxies elliptiques sont principalement composées d’étoiles vieilles et rouges
et sont plus ou moins dépourvues d’astres jeunes et massifs. Elles ne contiennent
qu’une très faible quantité de gaz et de poussières et le milieu interstellaire est
donc pratiquement inexistant. Ces deux faits sont liés puisque le gaz est l’ingrédient
nécessaire à la formation d’étoiles. S’il est absent, aucune étoile nouvelle ne peut
se former et toutes les étoiles présentes se sont donc formées à une époque où le
gaz interstellaire était encore disponible. Ce sont nécessairement des astres à durée
de vie très longue, donc peu massifs et rouges.
La galaxie elliptique NGC 1132 à 300 millions d’années-lumière de nous photographiée
par le télescope spatial Hubble.
Les galaxies spirales
Les galaxies spirales sont plus complexes. Elles sont essentiellement constituées
de deux éléments : un noyau sphérique entouré d’un disque de matière dans lequel
apparaît une structure spirale. Il y a une grande diversité de forme, depuis un noyau
énorme entouré de petits bras spiraux jusqu’à un noyau minuscule avec des bras très
longs.
Cette classe de galaxies se subdivise encore en deux groupes : les spirales normales,
dans lesquelles les bras se développent directement à partir du noyau, et les spirales
barrées qui présentent une grande barre centrale dont les extrémités sont le point
de départ des bras (c’est le cas de notre Galaxie).
Les galaxies spirales représentent environ les trois-quarts des galaxies répertoriées
dans la classification de Hubble. Leur structure est plus complexe que celle des
galaxies elliptiques.
D'un point de vue morphologique, elles se composent d'un bulbe qui définit leur région
centrale, et qui ressemble à une petite galaxie elliptique. Ce bulbe est prolongé
par un disque très plat, étalé sur leur plan équatorial, et dans lequel se développent
dans deux directions opposées à partir du bulbe deux bras spiraux (ou davantage),
et dans certains cas une barre, qui est une structure linéaire analogue aux bras
spiraux, et qui joint ceux-ci au bulbe. Ces deux morphologies définissant les galaxies
spirales ordinaires (S) et les galaxies spirales barrées (SB). Enfin, cet ensemble
est immergé dans un sphéroïde, aussi appelé halo, et où les étoiles sont très dispersées,
ou, au contraire, très concentrées dans des amas globulaires.
La composition des galaxies spirales est également assez différente de celle des
galaxies elliptiques. Le bulbe (sauf dans sa partie la plus centrale, le noyau) et
le halo renferment des étoiles de population II, c'est-à-dire âgées, chimiquement
déficitaires en éléments lourds. Le disque et le noyau, au contraire sont peuplés
d'étoiles de population I, jeunes et chimiquement riches.
Une galaxie spirale barrée est une galaxie spirale dont les bras spiraux n'émergent
pas du centre de la galaxie, mais d'une barre constituée d'étoiles traversant ce
centre. Dans la classification de Hubble, elles sont désignées d'un SB. On pense
que les barres sont des structures temporaires qui peuvent survenir à la suite d'un
rayonnement de densité du cœur vers l'extérieur, ou à la suite d'une interaction
avec une autre galaxie faisant intervenir la force de marée. De nombreuses galaxies
spirales barrées sont actives, cela est peut-être du gaz canalisé le long des bras.
Notre propre galaxie, la Voie lactée, est une grande galaxie spirale barrée. Elle
contient approximativement 2×1011 étoiles et a une masse totale d'environ 6×1011
masses solaires.
La galaxie elliptique NGC 1132 à 300 millions d’années-lumière de nous photographiée
par le télescope spatial Hubble.
La galaxie spirale normale (S) avec ses jeunes étoiles bleues et les régions HII
qui tracent les contours des ondes de densité, photographiée par le télescope spatial
Hubble.
La galaxie spirale normale (S) avec ses jeunes étoiles bleues et les régions HII
qui tracent les contours des ondes de densité, photographiée par le télescope spatial
Hubble.
M51, la Galaxie du Tourbillon, un exemple typique de galaxie spirale..
Sur cette image du télescope spatial Hubble, on voit la galaxie spirale barrée NGC
1300. Les deux tiers des galaxies spirales sont des galaxies spirales barrées. NGC
1300 est située à environ 18,7 Mpc (environ 61 millions d'années-lumière) de la Terre
dans la constellation de l'Éridan. Elle a été découverte par John Herschel en 1835.
© Nasa
Sur cette image du télescope spatial Hubble, on voit la galaxie spirale barrée NGC
1300. Les deux tiers des galaxies spirales sont des galaxies spirales barrées.
voir les listes des galaxies
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