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Espace

La formidable histoire des galaxies

Dans l’univers, les étoiles ne sont généralement pas isolées mais regroupées au sein de vastes ensembles appelés galaxies.

Une galaxie inclut aussi les gaz et les poussières du milieu interstellaire et probablement de grandes quantités de matière sombre. L’ensemble de la matière constituant une galaxie est lié gravitationnellement et apparaît comme en orbite autour d’une concentration de masse centrale. De nombreux indices suggèrent que le centre de nombreuses galaxies est occupé par un trou noir de masse importante. La Voie lactée, la galaxie dans laquelle se trouve le système solaire, compte environ quelques centaines de milliards d’étoiles. La plupart des galaxies typiques comportent un nombre similaire d’astres, mais il existe aussi des galaxies naines comptant quelques millions d’étoiles seulement, et des galaxies géantes comptant plusieurs dizaines de 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. L’univers dans son ensemble, dont l’extension réelle n’est pas connue est, lui, susceptible de compter un nombre immensément plus grand d’étoiles.
Les galaxies sont de trois types morphologiques principaux : elliptiques, spirales, irrégulières. Une description plus étendue des types de galaxies est donnée par la séquence de Hubble. Des résultats récents semblent montrer qu’en réalité, une même galaxie peut passer par différentes formes. Plus précisément, la présence d’une barre dans une galaxie spirale dépendrait de son activité.Dans les galaxies spirales, les bras ont la forme approximative de spirales logarithmiques. Comme les étoiles, les bras tournent également autour du centre, mais contrairement à celles-ci, ils le font avec une vitesse angulaire constante. Cela signifie que les étoiles passent successivement dans et hors des bras en spirale. On pense que les bras en spirale sont des régions de forte densité ou plutôt des « ondes » de densité : lorsque les étoiles et la matière interstellaire traversent un bras, elles ralentissent et, de ce fait, créent une densité plus élevée ; c’est un peu comme une « vague » de ralentissement se déplaçant le long d’une route remplie de voitures en mouvement. Les bras sont visibles parce que la forte densité qui y règne facilite la formation d’étoiles : ils hébergent donc beaucoup d’étoiles massives (donc jeunes) qui sont très lumineuses.

Répartition des galaxies
Comme les étoiles, qui sont regroupées en galaxies, la plupart des galaxies sont gravitationnellement liées à d’autres. Une structure contenant jusqu’à une cinquantaine de galaxies est un groupe de galaxies. Une structure contenant plusieurs milliers de galaxies groupées dans un secteur de quelques mégaparsecs est un amas de galaxies. Les groupes et amas de galaxies sont eux-mêmes souvent regroupés en superamas, des collections géantes contenant des dizaines de milliers de galaxies.
À très grande échelle, la distribution des amas de galaxies n’est pas uniforme, mais organisée en plaques ou en filaments. L’espace entre les galaxies est relativement vide, excepté les nuages de gaz intergalactiques.

Genèse du concept
La nature exacte des galaxies n’est connue que depuis le début du XXe siècle ; auparavant, on appelait nébuleuse tout objet céleste d’aspect diffus autre que les comètes (qui pouvaient être distinguées grâce à leur mouvement).
En 1610, Galilée utilisa une lunette pour étudier la Voie lactée et découvrit qu’elle était composée d’un grand nombre d’étoiles faiblement lumineuses. Dans un traité écrit en 1755, Histoire universelle de la nature et théorie du ciel, Emmanuel Kant, en se basant sur les premiers travaux de Thomas Wright, spécula avec raison sur le fait que notre galaxie pourrait être un corps en rotation composé d’un nombre énorme d’étoiles liées par les forces de la gravitation, comme les planètes dans le système solaire, mais sur des échelles beaucoup plus grandes. Le disque résultant des étoiles serait vu, de notre perspective, comme une bande lumineuse dans le ciel. Kant conjectura que certaines des « nébuleuses » (au sens d’objet diffus) visibles dans le ciel nocturne, pourraient être des galaxies distinctes de la nôtre. Vers la fin du XVIIIe siècle, Charles Messier compila un catalogue contenant une centaine de nébuleuses (son but était de répertorier tous les objets nébuleux de la sphère des fixes afin de ne pas les confondre avec des comètes), qui fut plus tard suivi par le catalogue de William Herschel comprenant 5 000 nébuleuses.

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