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Au-delà de la Voie lactée La classification des galaxies (III) Grâce à la découverte d’Edwin Hubble, nous savons aujourd'hui que l'univers contient d'innombrables galaxies semblables à la Voie Lactée. Toutes ces galaxies se situent à des distances supérieures à 2 millions d'années-lumière,l'Amas Local excepté. Elles sont donc très pâles et occupent généralement un champ de quelques minutes d'arc seulement sur la voûte céleste. Les plus faibles d'entre elles se distinguent à peine parmi les étoiles de la Voie Lactée situées au premier plan. Grâce aux multiples photographies réalisées au télescope du mont Wilson, en 1925 Hubble[15] proposa un système de classification des galaxies qu'il modifia légèrement en 1936 dans son livre "The Realm of the Nebulae" avec l'introduction des types SO et SB0 pour tenir compte de galaxies au-delà du type E7 n'ayant pas de structure spiralée. A lire : The classification of Spiral Nebulae, Edwin Hubble The Observatory, Vol. 50, 1927, pp276-281 (PDF de 519 KB)
La séquence présentée consiste en une série de galaxies elliptiques allant de la forme globulaire (E0) à lenticulaire (E7), et deux séries parallèles de galaxies spirales, normales (S) et barrées (SB). Chaque série est subdivisée en trois sections, a, b, c en fonction de l'ouverture des bras (ouverts, intermédiaires, serrés). Cette classification met en évidence une série évolutive dont la progression semble très logique. Ainsi la transition SO et SB0 est fermement établie, de même que l'évolution des galaxies élliptiques E0 en type plus tardif E3 ou E5. Les galaxies irrégulières sont considérées comme la continuation du type Sc. La classification de Hubble est la suivante : - Les galaxies elliptiques, qui présentent une symétrie de rotation complète. Elles sont souvent extrêmement denses que les plus grands télescopes sont parvenus à séparer en étoiles distinctes. Elles sont classées E0 à E7 selon l'aplatissement du disque. Notons que pour le type E7, l'orientation des axes principaux par rapport à l'axe de visée est toujours inconnu. Nous pouvons citer M32 et NGC 205 les deux satellites de M31, M60, M85, M86, M87, M88, M89 appartenant à l'amas de la Vierge et dont une centaine de membres sont aisément accessibles à l’amateur. La plupart d'entre elles se trouvent au centre des grands amas de galaxies qu'elles illuminent de leurs feux. - Les galaxies spirales, classées S, à noyau important et à bras réguliers et peu développés, ou à noyau moins développé et à bras importants, classées Sa, Sb et Sc. Citons M31, M33, M51, M81, M104 parmi celles présentant la plus belle morphologie.
Cliquer sur l'image pour l'agrandir. Document T.Lombry - Les galaxies spirales barrées, classées SB, dont les bras partent de l'extrémité d'une barre qui traverse le noyau et classées SBa, SBb, SBc selon l'ouverture des bras. C'est aussi la population la plus nombreuse. La Voie lactée, M58, M83, M95 et M96, NGC 1300 et NGC 1360 appartiennent à cette classe, auxquelles il faut ajouter le Grand Nuage de Magellan, classé SB(s)m. - Les galaxies lenticulaires, classées S0, qui n'étaient pas reconnues dans le document de 1925 de Hubble seraient une forme intermédiaire entre les galaxies elliptiques E7 et les spirales. L'hypothèse proposée par Hubble sera confirmée empiriquement par voie photographique en 1950. Ces galaxies sont symétriques et ne présentent pas de structure spirale ni de barre centrale. Elles présentent un gros noyau central et un disque aplati. Elles ne contiennent pas de gaz ni de poussières. Citons M84, NGC 2685, NGC 3115 et NGC 4477. - Les galaxies irrégulières, classées I, telles M82, le Petit Nuage de Magellan, NGC 2976 qui n'ont pas de forme définie, dans lesquelles se développe une Population I d'étoiles bleues supergéantes. Elles ne représentent que quelques pourcents de toutes les galaxies. Ces catégories sont complétées par l'adjectif “pec” de peculiar lorsque leur morphologie est anormale (superlumineuse, anneau interne ou externe, en interaction avec un compagnon, etc) ou "d" s'il s'agit d'une galaxie naine (dwarf).
En 1959, Gérard de Vaucouleurs[16] révisa la classification des galaxies de Hubble pour tenir compte de caractéristiques plus subtiles mais très importantes pour comprendre leur dynamique. De Vaucouleurs introduisit le type Sd et le type magellanique (m) pour assurer la transition entre les galaxies spirales et irrégulières; les galaxies supergéantes (cD) dont le corps elliptique s'entoure d'une enveloppe d'étoiles très étendue; les spirales à distorsion ovale ou faiblement barrées (SAB); les galaxies présentant un anneau (ring) autour du noyau d'où partent les bras (S(r)) et celle dont les bras partent directement du noyau (S(c)); les galaxies qui présentent un anneau externe, souvent une extension des bras spiraux qui se rejoignent (RS); enfin les galaxies intermédiaires entre les lenticulaires SO et les spirales SA (A).
La classification de Vaucouleurs s’étend dans les trois dimensions et forme un volume lenticulaire : - sur l'axe longitudinal se trouve la classification étendue de Hubble, E0-E7, SO-, SO°, SO+, Sa, Sb, Sc, Sd, Sm, Im - sur l'axe transversal sont reprises les caractéristiques de l'anneau qui entoure le noyau, AB(s), AB(rs), AB(r) - sur l'axe vertical ont été reprises les distinctions entre les galaxies normales et les barrées A, AB, B. Ainsi, pour chaque classe spirale de l'axe “x” et pour ses types intermédiaires, on peut découper une tranche dans la classification révisée de Vaucouleurs qui se décompose en 8 secteurs auquel s'ajoute un modèle mixte au centre, SAB(rs).
C'est ainsi que la galaxie spirale NGC 1350 présentée à gauche était jusqu'à présent classée parmi les spirales barrées SBa-b. Aujourd'hui sa classification a été révisée et elle appartient dorénavant à la classe Sa(r), c'est-à-dire une galaxie faiblement spiralée présentant un anneau intérieur d'où partent les bras. Située à 85 millions d'années-lumière dans la constellation du Fourneau, cette galaxie est visible dans un petit télescope à la magnitude 11.2. Elle mesure 130000 a.l. de diamètre soit un peu plus que la Voie Lactée. En nombre, environ 65% des galaxies ont une forme spirale, 10% sont elliptiques et 25% lenticulaires. Parmi les galaxies spirales, les 2/3 sont barrées dont une moitié faiblement, l'autre fortement barrée. L'exemple résumant le mieux la classification est à nouveau le lointain Quintet de Stephan. Il rassemble : NGC 7318a (E2), NGC 7317 (E4), NGC 7320 (Sa), NGC 7319 (Sb) et NGC 7318 (SBb). A télécharger : Le catalogue NGC2000 de J.Dreyer révisé Fichier Excel de 5.1 MB préparé par l'auteur A propos de la morphologie des galaxies Il existe une corrélation entre la morphologie des galaxies et leur constitution. Grâce à l'hydrogène atomique (HI), nous pouvons dresser la carte radioélectrique non seulement de la Voie lactée mais également de toutes les galaxies. Ainsi, parmi les galaxies spirales observées en lumière visible, un tiers d'entre elles épousent le profil radioélectrique, pour citer parmi les plus connues M31, M51 et M81. Etant donné que le milieu est très peu excité, le courant neutre provient avant tout des collisions entre atomes. C'est ainsi qu'en analysant la raie à 21 cm, les radioastronomes peuvent découvrir la structure spirale d'une galaxie irrégulière par exemple ou découvrir que les bras des galaxies spirales sont un véritable piège pour le gaz froid. En revanche, la force du vent interstellaire qui souffle dans une galaxie elliptique ne permet en général pas d'y déceler des masses de gaz neutre. Ces galaxies abriteront donc moins d'étoiles de deuxième ou troisième génération que les galaxies spirales. Les seuls elliptiques ayant des régions HI sont d'ordinaire associées à un compagnon spiralé.
Le plus bel exemple est la galaxie NGC 5128 autour de laquelle gravite un disque d'accrétion composé de gaz moléculaire et de poussières. A l'inverse, les bras des galaxies spirales contiennent de nombreux "trous HI" qui sont en corrélation avec les régions HII où se forment les étoiles. Il faut toutefois faire quelques remarques importantes. La première, toute cette classification a été établie sur base du rayonnement visible émis par les galaxies. Ces images révèlent les populations jeunes d'étoiles (Population II) mais très peu d'étoiles âgées. C'est très récemment que l'astronomie infrarouge s'est développée. Le premier détecteur fut développé dans les années 1960 par Franck Low et cette technique est aujourd'hui utilisée dans la plupart des hauts-lieux de l'astronomie, y compris à bord des télescopes spatiaux (HST, Spitzer, etc).
En scrutant le ciel en
infrarouge proche (1-30m),
les astronomes sont confrontés à de nouvelles difficultés : la galaxie
NGC 253 par exemple du Sculpteur qui ressemblait à une spirale serrée en
lumière blanche présente soudainement en infrarouge une barre centrale.
La présence d'étoiles âgées lui donnent l'aspect d'une galaxie spirale
barrée ! Idem pour les radiogalaxies, telle Cygnus A dans laquelle
S.Djorgovski a découvert un noyau en infrarouge ou les galaxies de
Seyfert[17].
Deuxième remarque, pour les galaxies les plus proches, les mesures réalisées ces dernières années révèlent que les mouvements des étoiles ne sont pas souvent en accord avec le classement des galaxies auxquelles elles appartiennent. En effet, ce n'est qu'en tirant profit des télescopes de 8 et 10 m d'ouverture ainsi que des télescopes spatiaux que les astrophysiciens ont pu résoudre le noyau de certaines galaxies proches et découvert qu'ils tournaient... dans le sens opposé à celui du reste de leur galaxie ! Dans plusieurs cas, ce phénomène serait lié à l'absorption d'une autre galaxie mais on ne peut pas généraliser cette théorie. Enfin, à grandes distances, au moins 8 milliards d'années-lumière, les galaxies semblent jusqu'à 6 fois plus brillantes qu'aujourd'hui bien que nous ne puissons observer l'entiereté de leur structure qui reste très pâle voire invisible à cette distance. Quoiqu'il en soit, toutes ces découvertes ébranlent quelque peu nos idées sur l'évolution des galaxies. Si l'astronomie infrarouge révolutionne déjà notre conception de l'évolution galactique, seul l'avenir nous dira si la classification de Hubble et celle de de Vaucouleurs devront être mises à jour...sans oublier les nouvelles structures mises en évidences par les télescopes spatiaux Hubble, Spitzer et bientôt le JWST, sans parler des télescopes géants comme le futur GMT ! Prochain chapitre
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