Les
groupes et amas de galaxies
Un aspect très
important de l’astronome extragalactique est l’étude de la répartition des galaxies dans l’Univers. Dès
les premières observations de nébuleuses, les astronomes se rendirent
compte que la distribution des galaxies n’était pas du tout homogène. Au
contraire, celles-ci ont une forte tendance à se regrouper pour former des
ensembles dont la population et la taille sont très variables. On classe ces
regroupements en deux catégories : un groupe lorsque l’ensemble comporte moins
d’une centaine de membres et un amas au-dessus de ce seuil.
L’amas de galaxies
Abell 1689 situé à 2 milliards d’années-lumière de nous dans la constellation
de la Vierge. Crédit : NASA/ESA
Le Groupe Local
La Voie Lactée
est elle-même membre d’un groupe d’une cinquantaine de galaxies que l’on
appelle le Groupe Local et dont la taille atteint dix millions
d’années-lumière. Ce groupe est dominé par deux galaxies spirales massives,
notre Voie lactée et la galaxie d’Andromède, séparées
d’environ 2,5 millions d’années-lumière. La plupart des autres galaxies du
Groupe Local se concentrent autour des deux premières, ce qui donne à
l’ensemble une structure dipolaire.
Près de la Voie
Lactée, on trouve en particulier les Grand et Petit Nuages de Magellan, deux
galaxies irrégulières respectivement à 180.000 et 210.000 années-lumière. Du
côté d’Andromède, apparaît une troisième spirale, celle du Triangle, à 2,6
millions d’années-lumière de nous. En plus des cinq galaxies précédemment
citées, on trouve plus d’une cinquantaine de galaxies moins massives, donc
moins faciles à observer, en particulier une grande proportion de galaxies elliptiques naines et
quelques irrégulières.
Les amas de
galaxies
En s’éloignant du
Groupe Local, on rencontre d’autres groupes de galaxies comme le nôtre, mais
aussi des ensembles beaucoup plus grands, les amas de galaxies, qui peuvent
compter des milliers de membres. Le plus proche du Groupe Local est l’amas de
la Vierge. Il est situé à 50 millions d’années-lumière, contient plus de 2000
galaxies visibles depuis la Terre, de tous les types possibles, et possède un
diamètre de l’ordre de 15 millions d’années-lumière. La forme globale de
l’ensemble n’étant pas bien définie, on le qualifie d’amas irrégulier.
Certains amas
présentent une distribution mieux définie, par exemple sphérique, et l’on parle
alors d’amas régulier. Le plus proche de la Voie Lactée est l’amas de Coma,
situé à 320 millions d’années-lumière. Il contient plus de mille membres
visibles, presque uniquement des galaxies elliptiques ou lenticulaires, et
possède un diamètre d’environ 20 millions d’années-lumière.
Notons que le
nombre de galaxies indiqué précédemment ne concernent que les galaxies
observables depuis la Terre. Ces amas contiennent comme le Groupe Local des
galaxies irrégulières ou elliptiques naines, qui sont trop peu lumineuses pour
être observées. Elles existent néanmoins et portent la population de ces amas à
plusieurs milliers de membres, voire plus de dix mille.
Un autre point
commun de ces amas est la présence en leur centre de galaxies elliptiques géantes, trois
pour la Vierge, deux pour Coma. Ces galaxies sont le fruit de ce que l’on
appelle le cannibalisme galactique. En effet, autour de ces géantes gravite une
nuée de galaxies ordinaires. Lorsque l’une d’elles s’approche trop près de la
galaxie centrale, elle ne peut pas échapper à son attraction gravitationnelle
et se fait avaler. Avec le temps, les galaxies centrales accumulent de plus en
plus de matière et finissent par atteindre des tailles gigantesques.
Un gaz
extrêmement chaud
Une partie de
notre connaissance des amas de galaxies vient des observations dans les rayons X. Celles-ci
ont mis en évidence la présence de grandes quantités de gaz à des températures
de l’ordre de 100 millions de degrés. Dans les amas irréguliers, ce gaz est
nettement associé aux galaxies, alors que dans les amas réguliers, il emplit
tout l’amas. Ceci montre que les amas réguliers ont été le siège de nombreuses
interactions entre galaxies, qui ont peu à peu dispersé le gaz de façon
homogène.
Dans tous les
cas, l’émission de rayons X s’accompagne d’une perte d’énergie pour le gaz, qui
se traduit par une chute de celui-ci vers le centre de l’amas et la naissance
de ce que l’on appelle des courants gazeux chauds. Cet afflux de gaz donne
alors naissance à des nuages d’hydrogène, provoque la formation d’étoiles peu
massives, et contribue de façon significative à la masse des galaxies géantes
centrales.
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