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L'univers
et les galaxies
La Voie Lactée
est isolée dans l'espace mais elle n'est pas toute seule. La galaxie
la plus proche de nous est celle d'Andromède, M31. Elle se trouve à... 2.2 millions
d'années-lumière,
ce qui représente 22 fois le diamètre de la Voie Lactée ! Entre
les deux il n'y a rien, c'est le vide. Et comme il n'y a pas
d'étoiles, pas d'air, pas de vent, bref rien du tout, il fait
très froid, -270°C ! C'est la température la plus basse du monde,
que dis-je de l'univers...
En
revanche, près des nébuleuses ou des étoiles il peut faire très
chaud, plus de 10000°C. Comme tu le vois le vide de l'univers est
vraiment un endroit très inhospitalier où il ne fait pas bon
vivre.
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La
galaxie d'Andromède, M31
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Au-delà
de la Voie Lactée et de Messier 31 il existe des milliards d'autres
galaxies. Certaines sont situées à plusieurs centaines de millions d'années-lumière, si loin qu'elles paraissent comme des étoiles bleues
ou rouges un peu floues dans un puissant télescope. On en a même découvert à plusieurs milliards
d'années-lumière ! Elles sont tellement pâles et petites que
l'atmosphère terrestre gène les observations. Seul les télescopes mis
en orbite (comme le Télescope Spatial Hubble) permettent de les voir et souvent uniquement par photographie !
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A
gauche la galaxie spirale M81 et la galaxie irrégulière
M82 dans la constellation de la Grande Ourse. Ce couple de
galaxies situé à environ 11 millions d'années-lumière. A
droite l'amas de galaxies du Lion comprenant M65, M66 et NGC
3628. Ces trois galaxies sont situées à environ 35
millions d'années-lumière. Toutes les étoiles que tu vois
autour de ces galaxies sont en fait situées à
l'avant-plan; elles appartiennent à notre Galaxie à
travers laquelle tu observes les autres galaxies. Comme des
centaines d'autres galaxies tu peux les observer dans un
petit télescope d'au moins 10 cm de diamètre. Elles
ressemblent à de petites taches grises et un peu floues.
Seule la photographie à longue pose permet de distinguer
leur forme et leurs couleurs. |
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Les
amas de galaxies
Les galaxies
contiennent plusieurs dizaines
ou centaines de milliards d'étoiles comme le Soleil et toute cette masse
attire les galaxies voisines. Elle se rassemblent en
général pour former des amas de galaxies et même parfois des
amas d'amas de galaxies qu'on appelle des superamas de galaxies. Ils
peuvent rassembler une poignée de galaxies comme l'amas de la Grande
Ourse ou du Lion (voir photos ci-dessus) mais certains peuvent compter plusieurs dizaines de milliers de
membres ! Ainsi la Voie Lactée fait partie du groupe
Local qui comprend également la galaxie d'Andromède M31 ainsi que
ces deux satellites M32 et NGC 205, la galaxie M33 du Triangle, NGC 147,
NGC 185 et d'une quarantaine d'autres galaxies naines. Elles sont
distribuées sur une distance d'environ 2 million d'année-lumières.
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Les
amas de galaxies de Hercule (Abell 2151), de la Vièrge
(Virgo) et de la Chevelure de Berenice (Coma Berenices,
Abell 1656). Ils comprennent chacun plus de 30000
galaxies et s'étendent en moyenne sur 30 millions d'années-lumière. Leur masse représente environ 20000
fois la Voie Lactée ! |
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Enfin,
l'amas Local au centre duquel se trouve la Voie lactée est entouré d'une
vingtaine de petits amas et d'une trentaine de galaxies isolées et forme
le Superamas de la Vièrge, également appelé le superamas Local. Il s'étend
sur environ 25 millions d'années-lumière. L’amas Local se trouve sur
le bord de cette structure dont le centre se situe à 600 millions d’années-lumière
de la Voie Lactée.
Les
collisions entre galaxies
Lorsque
les galaxies se rapprochent les unes des autres, elles peuvent entrer en
collision. Mais comme tu peux t'en rendre compte en observant les étoiles
proches du Soleil et les autres galaxies au télescope, il y a beaucoup
d'espace vide entre les étoiles et plus encore entre les galaxies. Aussi,
lorsqu'elles entrent en collision, il ne se produit aucun impact, aucune
explosion car les étoiles passent très loin les unes des autres. En fait
c'est comme si tu mélangeais de l'air froid avec de l'air chaud ou du
lait avec du choco : tu n'entends pas d'explosion dans ton verre et
pourtant les deux matières sont bien mélangées ! Il se produit
exactement la même chose avec les galaxies.
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La
collision entre deux galaxies
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Simulation
de la collision entre la Voie Lactée et la galaxie
d'Andromède M31 qui se produira dans 3 milliards d'années.
Les cinq étapes sont séparées d'environ 400 millions
d'années. Cliquer sur l'image pour voir un
agrandissement plus détaillé ou chaque étape est
séparée de la suivante de 170 millions d'années. Clique
ici pour
charger une petite animation (mpeg de 1 MB).
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En
revanche, en raison de leur force de gravité, les trajectoires des étoiles
sont fortement perturbées lorsqu'elles passent les unes près des autres.
Etant donné qu'une galaxie est très grande et contient beaucoup
d'étoiles, les deux galaxies vont se déformer durant plus d'un milliard
d'années avant de fusionner ensemble et prendre une autre forme.
Quelquefois
si les galaxies entrent doucement en collision, elles se déforment peu et
conservent leur forme spirale après la collision mais parfois elles sont
méconnaissables et prennent une forme irrégulière, leurs bras spiraux
s'éloignant très loin dans l'espace tandis que leur noyau s'entoure de
nuages de gaz très tourmentés, lançant des bras et des jets de matière
dans tous les sens.
L'univers ne se limite pas aux étoiles et aux galaxies. Il contient
beaucoup d'autres objets qui ressemblent aux galaxies mais qui brillent
beaucoup plus fort ou émettent des ondes radios, des rayons X ou gamma
beaucoup plus intenses : ce sont les quasars.
Les
quasars
Visuellement,
les quasars ressemblent à des étoiles bleutées un peu floues
mais contrairement aux étoiles, ils comptent parmi les objets les plus
éloignés de l'univers. Il s'agit de galaxies dont le noyau émet
beaucoup d'énergie. La plupart des quasars sont situés à plusieurs centaines de
millions voire plusieurs milliards d'années-lumière !
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Sur
les milliers de quasars catalogués, deux quasars sont visibles
dans un petit télescope de 20 cm de diamètre : NGC 5128
Centaurus A de magnitude 7.6 et 3C273 dans la constellation
de la Vierge de magnitude 12.8. Ce dernier photographié ici à
gauche se trouve à plus de 2 milliards d'années-lumière et à
le voir on croirait qu'il se trouve tout près de la Voie
Lactée... Tu le vois comme il
était voici... 2 milliards d'années, quand la vie est apparue
sur Terre ! Aujourd'hui ce quasar a sans doute disparu.
Malgré qu'ils
soient situés très loin dans l'univers, les quasars sont souvent aussi lumineux que
1000 galaxies !
En
fait les astronomes pensent que les quasars doivent leur intense énergie lumineuse et parfois
radioélectrique à l'activité d'un immense trou
noir qui se cacherait dans leur noyau... Mais comment sait-on qu'il s'agirait d'un
trou noir puisqu'on ne le voit pas ?
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Le
quasar 3C273. |
Pour
rappel, un trou noir est une étoile qui s'est effondrée sur
elle-même et qui mesure quelques kilomètres de diamètre. Mais son
attraction est si forte qu'il capture tout ce qui passe près de
lui, même à 100 milliards de kilomètres, y compris les étoiles. Au bout de plusieurs milliards
d'années, à force de capturer des étoiles et du gaz, il peut
devenir gigantesque et atteindre des millions de kilomètres de
diamètre. Il est noir et donc invisible parce qu'il empêche même
la lumière de quitter sa surface. Toutefois, tout le gaz qu'il
capture s'enroule autour de lui comme dans un tourbillon, ce qui
révèle sa présence dans l'espace.
Ainsi
tu peux voir à droite une galaxie (la partie grise) au centre de laquelle
se trouve un anneau brillant jaune-orange (sur l'agrandissement de
droite). Et bien le trou noir, invisible
et minuscule à cette échelle, se trouve juste au milieu de
l'image. C'est lui qui a formé l'anneau et qui est en train d'aspirer toute
la matière qu'il contient à travers le petit tourbillon brillant
que tu vois au centre !
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A
gauche la
galaxie NGC 4261 est sous l'emprise d'un trou noir. Sur l'image de
gauche on voit la galaxie (en gris) ainsi que les deux jets de
rayonnement radios (en orange). A droite un gros-plan sur l'anneau que
l'on appelle un tore, qui est composé de gaz et de plasma très
chauds. Il s'est formé suite à l'accumulation de matière qui s'est mise à tourbillonner
autour du trou noir avant de s'y engouffrer. |
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Le
trou noir est le seul astre qui peut créer assez d'énergie pour expliquer
l'intense rayonnement des quasars et des autres galaxies dont le
noyau est très brillant et très actif.
Les
astronomes ont découvert beaucoup de galaxies qui semblent abriter des
trous noirs; toutes ont soit un noyau très brillant ou émettent
des jets de matière très suspects à très grandes distances. On
en a découvert dans le Grand Nuage de Magellan, dans la
galaxie d'Andromède M31, dans le coeur de la galaxie "Sombrero"
M104, celui de M82, etc. Il y aurait même un petit
trou noir dans la Voie Lactée.
Comme
nous le verrons dans le prochain chapitre, à l'avenir ces trous noirs
vont grossir et probalement absorber toutes les étoiles et même toutes
les galaxies de l'univers...
Mais
au fait, c'est quoi l'univers ? Pourquoi est-il si vaste, comment
est-il apparu, et comment finira-t-il ? C'est l'objet du prochain chapitre.
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Dessin
d'artiste montrant l'activité d'un trou noir situé au coeur
d'une galaxie. C'est le trou noir qui émet ces deux jets de
plasma, un peu comme la vapeur qui s'échappe d'une bouilloire
trop chaude. |
Prochain
chapitre
La
théorie du Big Bang
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