Galaxie : définition, types et chiffres clés de l'Univers observable
Galaxie : découvrez définition, types (spirales, elliptiques, irrégulières) et chiffres clés de l'Univers observable — plus de 2 billions de galaxies et 10^24 étoiles.
Une galaxie est un groupe de nombreuses étoiles, avec du gaz, de la poussière et de la matière noire. Le nom "galaxie" est tiré du mot grec galaxia, qui signifie laiteux, en référence à notre propre galaxie, la Voie lactée.
La gravité maintient les galaxies ensemble contre l'expansion générale de l'univers. En effet, l'expansion de l'univers a lieu entre des groupes de galaxies, et non à l'intérieur de ces groupes. La gravité maintient la galaxie ensemble, et il en va de même pour les groupes de galaxies, comme notre groupe local dans la Voie lactée. La gravitation est produite par la matière et l'énergie dans une galaxie ou un groupe de galaxies. Tout ce qui se trouve dans une galaxie se déplace autour d'un centre de masse, ce qui est également un effet de la gravité.
Il existe différents types de galaxies : les galaxies elliptiques, spirales et lenticulaires, qui peuvent toutes être avec ou sans barre. Ensuite, il y a les galaxies irrégulières. Toutes les galaxies existent à l'intérieur de l'univers. L'Univers observable contient plus de 2 billions (1012) de galaxies et, globalement, jusqu'à 1×1024 étoiles (plus d'étoiles que tous les grains de sable de la planète Terre).
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Composition et structure
Une galaxie est composée essentiellement de :
- Étoiles : de quelques millions dans les plus petites naines à des milliers de milliards dans les grandes galaxies elliptiques.
- Gaz interstellaire : hydrogène et hélium principalement, source de formation d'étoiles.
- Poussière : particules solides fines qui absorbent et diffusent la lumière, rendant certaines régions sombres en optique mais brillantes en infrarouge.
- Matière noire : composante invisible détectée par ses effets gravitationnels, essentielle pour expliquer les vitesses de rotation et la cohésion des galaxies.
- Trou noir supermassif central : la plupart des grandes galaxies abritent au centre un trou noir de millions à plusieurs milliards de masses solaires, influençant le noyau actif et la dynamique interne.
Types de galaxies
On classe couramment les galaxies selon leur morphologie :
- Galaxies spirales : bras spiralés, disque rotatif, bulbe central. Exemples : la Voie lactée, Andromède. Elles peuvent être avec barre (barred spirals) ou sans barre.
- Galaxies elliptiques : forme plus ronde ou ellipsoïdale, peu de gaz et peu de formation d'étoiles récente ; souvent peuplées d'étoiles âgées.
- Galaxies lenticulaires (S0) : intermédiaires entre spirales et elliptiques : disque sans bras spiraux marqués, peu de gaz.
- Galaxies irrégulières : pas de forme régulière, souvent dues à des interactions ou fusions; riches en gaz et en formation stellaire.
- Galaxies naines : petites et courantes, elles orbitent souvent autour de grandes galaxies et jouent un rôle dans leur évolution (accrétion, fusion).
Formation et évolution
Les galaxies se forment à partir d'amas de matière dans l'univers primitif : les régions légèrement surdensifiées attirent la matière par gravité, ce qui conduit à la formation des premières étoiles et des premiers noyaux galactiques. L'évolution galactique est ensuite gouvernée par :
- la formation stellaire (qui consomme le gaz disponible) ;
- les fusions et interactions entre galaxies, qui transforment morphologie et taux de formation stellaire ;
- le rôle de la matière noire, qui structure les halos dans lesquels se forment les galaxies ;
- l'activité des trous noirs centraux, capable de déclencher des vents puissants et de réguler la formation d'étoiles.
Taille, masse et exemples
Quelques ordres de grandeur :
- Galaxies naines : typiquement 107–109 étoiles.
- Galaxies comme la Voie lactée : ~1011 à 4×1011 étoiles, diamètre ≈ 100 000–200 000 années-lumière.
- Grandes elliptiques : jusqu'à ~1012 étoiles ou plus, diamètres beaucoup plus grands.
- Masse totale (avec matière noire) : une galaxie type spirale peut peser 1011–1012 masses solaires, les amas de galaxies beaucoup plus.
Chiffres clés de l'Univers observable
Estimations importantes :
- Nombre de galaxies observables : des études récentes (analyse des relevés profonds, Hubble Ultra Deep Field et autres) estiment de l'ordre de 2×1012 galaxies dans l'Univers observable. La valeur exacte évolue avec les observations et les méthodes de comptage.
- Nombre total d'étoiles : l'ordre de grandeur est très élevé, souvent cité entre ~1022 et 1024 étoiles pour l'ensemble de l'Univers observable. Le texte initial mentionne « jusqu'à 1×1024 étoiles » ; on précise qu'il s'agit d'une estimation approximative (1×1024 signifierait mille milliards de milliards d'étoiles).
- Comparaisons : il y a généralement plus d'étoiles dans l'Univers observable que de grains de sable sur toutes les plages de la Terre — une façon de rendre compte de l'immense nombre.
Observation et techniques
Les galaxies sont observées dans tout le spectre électromagnétique :
- Optique et ultraviolet : révèlent les régions actives et les jeunes étoiles.
- Infrarouge : traverse la poussière, utile pour voir les régions de formation stellaire; les télescopes spatiaux infrarouges (ex. JWST) permettent d'observer les galaxies lointaines.
- Radio : cartographie le gaz neutre (hydrogène HI) et les jets d'objets actifs.
- Rayons X : montrent le gaz chaud dans les amas et l'activité autour des trous noirs.
Importance pour la cosmologie
Les galaxies servent de « balises » pour comprendre l'histoire de l'univers : leur distribution à grande échelle renseigne sur la cosmologie (densité moyenne, paramètres d'expansion), et leur évolution trace la transformation de la matière ordinaire et noire sur des milliards d'années.
En résumé, une galaxie est une structure complexe et dynamique où interagissent étoiles, gaz, poussière et matière noire. Leur diversité de formes et d'histoires, ainsi que leur nombre immense, font des galaxies un objet d'étude central en astrophysique et cosmologie.
Description
Il existe des galaxies de différentes tailles. Les galaxies typiques vont des naines avec aussi peu que dix millions (107) d'étoiles jusqu'aux géantes avec cent billions (1014) d'étoiles, toutes en orbite autour du centre de masse de la galaxie. Les galaxies peuvent contenir de nombreux systèmes d'étoiles multiples, des amas d'étoiles et divers nuages interstellaires. Le Soleil est l'une des étoiles de la Voie lactée ; le système solaire comprend la Terre et tous les autres objets qui orbitent autour du Soleil.
Les amas d'étoiles ne sont pas des galaxies, ils sont à l'intérieur des galaxies. Les amas globulaires sont des amas d'étoiles de forme sphérique qui font partie du halo extérieur de la Voie lactée. L'un des plus grands (et des plus anciens) amas d'étoiles connus, Messier 15, compte plusieurs millions d'étoiles, serrées les unes contre les autres, avec un trou noir en son centre. Les étoiles sont trop proches les unes des autres pour que l'on puisse les compter avec précision, mais il est certain qu'il compte plus d'étoiles que certaines des plus petites galaxies.
Au sein des amas de galaxies, les galaxies se déplacent par rapport aux autres galaxies. Elles peuvent entrer en collision et le font. Lorsque cela se produit, les étoiles se déplacent généralement les unes devant les autres, mais les nuages de gaz et les poussières interagissent et peuvent former une explosion de nouvelles étoiles. La gravité entraîne les deux galaxies dans des formes quelque peu nouvelles, formant des barres, des anneaux ou des structures en forme de queue.
De nombreuses galaxies continuent à former de nouvelles générations d'étoiles. La Voie lactée, et toutes les galaxies en forme de spirale comme elle (voir l'image de droite de NGC 2997), produisent de nouvelles étoiles à raison d'une ou deux étoiles par an. Cette formation d'étoiles se produit dans les vastes nuages interstellaires qui représentent environ 1 à 10 % de la masse de ces galaxies. Les amas d'étoiles globulaires, en revanche, ne forment pas d'étoiles actuellement, car cette activité s'est produite il y a des milliards d'années et a ensuite cessé une fois que tous les nuages de gaz et de poussière ont été épuisés.
Dans la littérature astronomique, le mot "Galaxie" avec un G majuscule est utilisé pour notre galaxie, la Voie lactée. Les milliards d'autres galaxies s'écrivent "galaxie" avec un g minuscule. Le terme "Milky Way" est apparu pour la première fois en anglais dans un poème de Chaucer.
"Voyez là-bas, voici la Galaxie,
dont les hommes coupent le Milky Wey,
car c'est pour cela qu'on les frappe".
Lorsque William Herschel a rédigé son catalogue des objets du ciel profond, il a utilisé le nom de nébuleuse spirale pour des objets comme la galaxie d'Andromède. 200 ans plus tard, les astronomes ont découvert qu'elles étaient constituées d'étoiles, comme la Voie lactée, de sorte que le terme "nébuleuse" n'est plus utilisé que pour des structures diffuses à l'intérieur d'une galaxie.
Types
Il existe deux grands types de galaxies, la galaxie spirale et la galaxie elliptique. Elles sont classées selon la séquence de Hubble.
Galaxie spirale
Une galaxie spirale est une galaxie qui a une forme de spirale. La plupart des galaxies de l'univers observées par les astronomes sont des galaxies spirales (environ 77 %).
Ils sont divisés en deux :
- Galaxie spirale barrée (classée "SB")
- Galaxie spirale non barrée (classée comme "SA")
NGC 1300 et NGC 1672 sont des exemples de galaxies spirales barrées. La galaxie Whirlpool et Messier 81 sont des exemples de galaxies spirales non barrées.
Les caractéristiques d'identification d'une galaxie spirale sont la rotation en forme de disque, les bras en spirale et un renflement du noyau galactique. Les bras spiraux sont le lieu de naissance des nouvelles étoiles chaudes. Le "bulbe" du noyau galactique contient de vieilles étoiles. Cette caractéristique est commune à la plupart des galaxies spirales.
Galaxie elliptique
Une galaxie elliptique est une galaxie qui a une forme ellipsoïdale (3D de l'ellipse). Ce type de galaxie est dominant dans l'univers, en particulier dans les amas de galaxies. Les formes varient entre le cercle, l'ellipse et la forme de cigare. Dans la séquence de Hubble, cette forme peut être représentée sous la forme d'une classe :
- E0 (en forme de cercle)
- E53 (forme d'ellipse)
- E7 (en forme de cigare)
Une galaxie elliptique peut avoir une grande portée. La galaxie elliptique géante peut avoir plus d'un million d'années-lumière et les plus petites (connues sous le nom de "galaxie elliptique naine") ont une taille inférieure à un dixième de celle de la Voie lactée. La taille d'une galaxie elliptique peut être mesurée comme un rayon effectif qui définit la zone d'où provient la moitié de sa lumière. La masse de la galaxie elliptique est également importante. Une galaxie elliptique géante peut avoir une masse de 1013 (plusieurs trillions) de masses solaires.
Autres types de galaxies
Une galaxie lenticulaire est une galaxie vue en forme de disque. Il est difficile de déterminer la forme d'une galaxie lenticulaire car la forme peut se situer entre la galaxie spirale et la galaxie elliptique. La forme peut être connue en regardant le bulbe du centre galactique. Si le bulbe est très brillant, il s'agit d'une galaxie spirale
Pages connexes
- Liste des galaxies
- Liste des galaxies les plus proches
- Les choses les plus lointaines
- Groupe local
- IC 1101 : la plus grande galaxie connue, avec environ 100 billions d'étoiles.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une galaxie ?
R : Une galaxie est un groupe de nombreuses étoiles, de gaz, de poussière et de matière noire maintenus ensemble par la gravité.
Q : D'où vient le mot "galaxie" ?
R : Le nom "galaxie" vient du mot grec galaxia qui signifie laiteux, en référence à notre propre galaxie, la Voie lactée.
Q : Comment les galaxies sont-elles maintenues ensemble ?
R : Les galaxies sont maintenues ensemble contre l'expansion générale de l'univers par la gravité. L'expansion de l'univers a lieu entre les groupes de galaxies plutôt qu'à l'intérieur de ceux-ci.
Q : Quels types de galaxies existent ?
R : Il existe différents types de galaxies, notamment les galaxies elliptiques, spirales et lenticulaires, avec ou sans barre, ainsi que les galaxies irrégulières.
Q : Combien d'étoiles y a-t-il dans une galaxie estimée à 1x1024 ?
R : On estime que 1 x 1024 galaxies contiennent plus d'étoiles que tous les grains de sable de la planète Terre.
Q : Combien d'univers observables existent ? R : L'Univers observable contient plus de 2 trillions (1012) de galaxies.
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Auteur
AlegsaOnline.com Galaxie : définition, types et chiffres clés de l'Univers observable Leandro Alegsa
URL: https://fr.alegsaonline.com/art/37265
Sources
- nasa.gov : nasa.gov
- spaceplace.nasa.gov : spaceplace.nasa.gov/galaxy/en/
- nytimes.com : "Two Trillion Galaxies, at the Very Least"
- esa.int : "How Many Stars Are There In The Universe?"
- doi.org : 10.1007/978-1-4614-8730-2_10
- astronomy.swin.edu.au : "To see the Universe in a Grain of Taranaki Sand"
- eso.org : eso.org
- nytimes.com : Retrieved 2010-05-06
- etymonline.com : "Online Etymology Dictionary"
- space.com : "Spiral Galaxy Facts & Definition"
- cas.sdss.org : "Elliptical Galaxies"
- astronomy.swin.edu.au : "Elliptical Galaxy | COSMOS"
- cas.sdss.org : "Lenticular Galaxies"
- arxiv.org : arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0209/0209205v2.pdf
- ui.adsabs.harvard.edu : 1990Sci...250..539U