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Pourquoi les galaxies ont-elles des formes différentes?

Regardez dans le ciel nocturne et vous apercevrez les étoiles de centaines de milliards de galaxies. Certaines galaxies sont des disques bleus tourbillonnants comme notre propre Voie Lactée, d’autres sont des sphères rouges ou des dégâts difformes, grumeleux ou quelque chose entre les deux. Pourquoi les différentes configurations? Il s’avère que la forme d’une galaxie nous dit quelque chose sur les événements de la vie ultra-longue de cette galaxie.

Au niveau très basique, il existe deux classifications pour les formes de galaxies: disque et elliptique. Une galaxie à disque, également appelée galaxie spirale, a la forme d’un œuf au plat, a déclaré Cameron Hummels, astrophysicien théoricien à Caltech. Ces galaxies ont un centre plus sphérique, comme le jaune, entouré d’un disque de gaz et d’étoiles – le blanc d’oeuf. La Voie lactée et notre voisin de galaxie le plus proche, Andromède, entrent dans cette catégorie.

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En théorie, les galaxies à disques se forment initialement à partir de nuages ​​d’hydrogène. La gravité attire les particules de gaz ensemble. Au fur et à mesure que les atomes d’hydrogène se rapprochent, le nuage commence à tourner et leur masse collective augmente, ce qui fait également augmenter leur force gravitationnelle. Finalement, la gravité provoque l’effondrement du gaz en un disque tourbillonnant. La majeure partie du gaz se trouve dans la jante, où elle alimente la formation d’étoiles. Edwin Hubble, qui a confirmé l’existence de galaxies au-delà de la nôtre il y a seulement un siècle, a appelé les galaxies à disque des galaxies de type tardif parce qu’il soupçonnait que leur forme signifiait qu’elles se sont formées plus tard dans l’histoire de l’univers, selon la NASA.

Alternativement, les galaxies elliptiques – ce que Hubble appelait les galaxies de type précoce – semblent être plus anciennes. Au lieu de tourner, comme les galaxies à disques, les étoiles des galaxies elliptiques ont un mouvement plus aléatoire, selon Robert Bassett, un astrophysicien d’observation qui étudie l’évolution des galaxies à l’Université Swinburne de Melbourne, en Australie. On pense que les galaxies elliptiques sont le produit d’une fusion de galaxies. Lorsque deux galaxies de masse égale fusionnent, leurs étoiles commencent à se tirer l’une sur l’autre avec la gravité, perturbant la rotation des étoiles et créant une orbite plus aléatoire, a déclaré Bassett.

Toutes les fusions ne donnent pas lieu à une galaxie elliptique. La Voie lactée est en fait assez ancienne et grande, mais conserve sa forme de disque. Il a ajouté à sa masse en attirant simplement des galaxies naines, qui sont beaucoup plus petites que notre galaxie d’origine, et en collectant du gaz libre de l’univers. Cependant, Andromeda, notre galaxie sœur en forme de disque, se dirige directement vers la Voie lactée, a déclaré Bassett à 45seconde.fr. Ainsi, dans des milliards d’années, les deux galaxies en spirale pourraient fusionner et chacun des disques étoilés du duo compensera la rotation de l’autre, créant une galaxie elliptique plus aléatoire.

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Ces fusions sont loin d’être instantanées. Ils prennent des centaines de millions, voire des milliards d’années. En fait, il y a des fusions en cours qui progressent si lentement – de notre point de vue – qu’elles semblent statiques. « Ils ont été fondamentalement dans le même état, inchangé pour toute la civilisation humaine », a déclaré Bassett. Hubble a donné à ces galaxies leur propre classification – les galaxies irrégulières. Pour les regarder, « ils sont généralement un désordre avec plusieurs composants », a déclaré Hummels. « Les galaxies irrégulières ressemblent à une grosse épave de train », a ajouté Bassett.

Cette galaxie, connue sous le nom de Mrk 820, est classée comme une galaxie lenticulaire. Autour du Mrk 820 se trouve une multitude d’autres types de galaxies, de l’elliptique à la spirale. (Crédit d’image: ESA / Hubble & NASA et N. Grogin (STScI), Remerciements: Judy Schmidt)

Enfin, forme moins courante, les galaxies lenticulaires semblent être un mélange entre une galaxie elliptique et une galaxie à disques. Il se peut, dit Bassett, que lorsqu’une galaxie disque utilise tout son gaz et ne peut pas former de nouvelles étoiles, les étoiles existantes commencent à interagir. Leur tiraillement gravitationnel les uns sur les autres crée une forme qui ressemble à une lentille – une sorte d’elliptique mais toujours un disque rotatif.

Ce que les scientifiques ont découvert jusqu’à présent sur les galaxies et leurs formes 3D a été déduit à l’aide de milliers d’images 2D et en s’appuyant sur d’autres propriétés, telles que la couleur et le mouvement des galaxies, pour remplir les blancs, a déclaré Bassett.

Par exemple, le jeune âge des galaxies à disques est corroboré par leur couleur bleue. Les étoiles bleues sont généralement plus grandes et brûlent plus vite et plus chaud (la lumière bleue a une fréquence plus élevée et est donc plus énergétique que la lumière rouge). Pendant ce temps, les galaxies elliptiques sont remplies d’étoiles plus anciennes – appelées naines rouges – qui ne brûlent pas aussi vite ni aussi vite.

Pourtant, malgré tout ce que nous avons appris sur les structures célestes massives autour de nous, il y a encore tellement de choses que nous ne savons pas, a déclaré Hummels.

«La formation et l’évolution des galaxies sont l’une des plus grandes questions ouvertes dans le domaine de l’astronomie et de l’astrophysique», a déclaré Hummels.

Publié à l’origine sur 45secondes.fr.

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