Les Galaxies, ces inconnues

LES GALAXIES, CES INCONNUES Thierry Hanon-Degroote

Latitude 50-50 AstroVega AstroNamur ASCEN FFAAB

Définition • Origine : • « nébuleuse »

= tout objet diffus de la sphère céleste.

• « nébuleuse spirale »

= William Herschel (M31).

• « univers-îles »

= les grandes agglomérations d’étoiles • « galaxie »

= un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire, contenant parfois un trou noir super massif en son centre.

M 51 – Chiens de chasse

Au début…

XIème : Al-Bīrūnī, astronome perse, décrit la Voie lactée comme un rassemblement de nombreuses étoiles nébuleuses.

Alhazen : tentative de mesure de la parallaxe de la voie lactée « la Voie lactée n’a pas de parallaxe, elle est très éloignée de la Terre et n’appartient pas à son atmosphère »

1786/1864 – William & John Herschel

• 1785 : La notion de l’univers… : forme de la Voie lactée

“Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars (CN)” • 1786, 2500 objets (John et William)

“General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars (GC)” • 1864, 5000 objets (John et William) “New General Catalogue (NGC)” • 1878, John Louis Emil Dreyer

N’oublions pas…

NGC 6823

N’oublions pas…

M31

Au début XX ème • Présence d’étoiles • Nuages de Magellan • M31 – Andromède • le reste : « faibles nébuleuses » en visuel • 1920 • Grands télescopes (Mt Wilson) • Edwin P. Hubble • constitués d’étoiles • plus loin que prévu (redshift) • première classification

Classification de Hubble • 1926 • Apparence : logique entre formes de galaxies • Trace d’une évolution, modèle théorique

E(e) : Elliptique, e = excentricité

S(b) : Spirale, b = type de bras

Au début XX ème • 1948 • Gérard de Vaucouleurs • quatrième classe Sd (SBd) • travaille sur la loi de Hubble

et la constante de Hubble • La loi de Vaucouleurs • profil de la brillance de surface d'une galaxie elliptique en fonction de la distance r à son centre

Classification de Hubble / Vancouleurs

Antonio Ciccolella

Classification de Hubble / Vancouleurs

Astronomie Magazine Mars 2015

1915 : Einstein • La relativité générale • L’espace-temps se déforme • Les galaxies • se créent • évoluent • meurent selon ce modèle

Univers statique… ⇒ or il évolue (Hubble, Lemaître) ⇒ univers en expansion ⇒ comment, pourquoi ?

1933 : Swicky • Les amas et les galaxies ne tournent pas

comme prévu !

• Etude des galaxies proches…

• Mais mesures incertaines….

3 solutions : • • •

Les mesures sont fausses ou mal interprétées Il y a de la masse sous une forme peu lumineuse Les formules utilisées sont fausses, et la théorie qui nous les donne n'est pas valide...

1970 : Vera Rubin

Astronome américaine Vera Rubin • • •

•

Analyse des courbes de rotation plate des galaxies spirales Spectre infrarouge => vitesse Selon Newton, vitesse objet extérieur = vitesse moindre que le centre…

Observation du contraire…

« Naissance » de la Matière Noire (A) La courbe de rotation prévue par les équations de Newton (B) La courbe observée (B), en fonction de la distance au centre de la galaxie.

1978 : Toomre • Début des simulations numériques • Effet de la fusion de deux galaxies spirales • Etude de formation des galaxies spirales

1978 : Sanders

• Interaction de galaxies = « bulbe » ou « cacahuète »

2011 : Mac Gaugh

• Vérification de la loi de Tully-Fischer

(liaison luminosité – vitesse) • Loi non prévue dans le modèle standard • Contredit les modèles de matière noire • S’accorde plus avec une modification de Newton et Einstein dans le cas de grand objets : Théorie Mond

Donc, à ce stade…

SOIT

OU

Classification de Hubble / Vancouleurs

Nasa :http://www.spacetelescope.org/images/heic1315a/

Evolution ?

« Oldest Galaxy even detected » 2012 (ALMA) SXDF-NB1006-2 Redshift 7.2, 720 millions post « Big Bang ».

Galaxie, description

• Noyau • Bulbe • Disque

: souvent avec trou noir : renflement sur noyau : que chez lenticulaire et spirales

Galaxie, origine ?

Galaxie, origine ?

• Formation monolithique • début univers : deux facteurs • masse des amas de matière et vitesse de mouvement interne • faible : étoiles rapides, elliptiques et lenticulaires, gaz s’épuisent • rapide : peu d’étoiles, gaz inutilisés s’effondrent au centre

• Formation hiérarchique • début univers : petites galaxies • condensats • fusionnent ensembles + activation étoiles • a chaque fusion : épuisement gaz

• Toujours en débat…

Galaxie, origine ?

Galaxies elliptiques • 13% de notre univers proche • Boules diffuses, condensat d’étoiles • Peu de gaz, peu de poussières • Naines (millions d’étoiles) • Géantes (milliards d’étoiles) • Mouvement chaotique • Vitesse max de 300 km/s (grandes) • E0 à E7

M87 – cD, amas de la Vierge

Galaxies lenticulaires • • • • • • • •

21% de notre univers proche Mi-chemin entre elliptiques et spirales Une elliptique avec un plus gros bulbe Ebauche d’un « disque », comme une lentille…

Etoiles vieilles Peu de gaz et de poussière Peu de nouvelles étoiles Type S0

M85 – S0, chevelure de Bérénice

Classification visuelle

E0 : M89, NGC 1016

E3 : M59, M86

E6 : M110

E1 : M105, M84

E4 : M49, NGC 1389

E7 : NGC 1023, NGC 3115

E2 : M32, M60

E5 : NGC 1209, NGC 2768 Astronomie Magazine Mars 2015

Galaxies spirales • • • • • • •

61% de notre univers proche Toujours avec un noyau Disque mince Nombre variable de bras Mélanges d’étoiles Du gaz et de la poussière Pouponnière d’étoiles

Type S et SB • +a,b,c : type de bras • a : bras fermés • b : bras moyennement ouverts • c : bras ouverts

• Dans les bras…

En moyenne • 100 milliard d’étoiles • 50,000 à 100,000 AL de diamètre • Spectaculaires

M51, la Galaxie du Tourbillon

Deux types de mouvements • Bulbe : chaotique (trou noir) • Disque : rotation plus/moins rapide

NGC 1365 – SBb, spirale barrée, const. du Fourneau, avec Nova

Classification visuelle

Sa : M65, NGC 4429

Sb : M31, M81, NGC 891, NGC 7217

Sc : M74, M99, M33, M83

S : Bras rapprochĂŠs

S0 : M85, NGC2784 Astronomie Magazine Mars 2015

Classification visuelle SB : Bras séparés

SBa : NGC 4314

SBb : M91, M95, NGC1365

SBc M109, NGC1253, NGC3319 Astronomie Magazine Mars 2015

Autres Galaxies • 5% de notre univers proche • Atypiques • irrégulières • naines • anneau • Déformées par divers évènements • Mélange d’étoiles ou de galaxies • Un catalogue dédié : le ARP (Halton Arp 1966) • Type R

Objet de Hoag, const. Serpent

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

La taille des galaxies…

The Antennae Galaxies (Arp 244)

Les tailles…

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Les tailles…

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Les tailles…

0,5 M a.l.

6 M a.l.

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Evolution ?

Univers « standard candle » Distance 7% précision

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Evolution ?

2016 : 73.2 km/sec/megaparsec (1 mpc = 3.26 million ly) 9.8 Mill. AnnĂŠes = x2

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Lente agonie…

En 2015, - 200 000 galaxies analysées - 24 longueurs d’onde

⇒ Un scénario de fin progressive confirmée… ⇒ L’univers est en « panne d’énergie » ⇒ Confirme hypothèse sur la fin progressive de l'Univers (1990)

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

Les découvertes continuent…

Hubble et Spitzer : Une galaxie très compacte et faible -

400 millions d'années après le Big bang ou 13,4 milliards d’années !

-

Derrière un amas à 4 milliards AL

-

Lentille gravitationnelle

M60-UCD1

Les découvertes continuent…

M60-UCD1

574 nouvelles galaxies massives - 1,1 à 1,5 milliard d'années

Les découvertes continuent…

Pisces A et Pisces B : désert intergalactique, sans gaz, restées isolées dans le « froid »

Les découvertes continuent…

M59-UCD3, M85-HCC1 : “ultracompact dwarf galaxies” ou “galaxies naines ultracompactes”

M60-UCD1 54 millions al - masse est estimée à 200 millions de fois celle du Soleil sur 80 al.

On n’a pas tout vu…

The Antennae Galaxies (Arp 244)

NGC 3808A and NGC 3808B (Arp 87).

2016, matière manquante…

La matière • « ordinaire » = 5% de l'Univers.

• 50 % échappait à toute détection…

•

théoriquement : matière se trouvant dans un état entre 100 000 et 10 millions de degrés.

Abell 2744 • • • •

un amas de galaxies massif répartition complexe de matière noire et lumineuse en son centre existence de gaz à 10M de degrés Via télescope spatial XMM (rayons X).

Modèle de Abell 2744 : généralisable à l'Univers entier ?

Si oui : estimation des noyaux lourds formés par les étoiles depuis l'origine de l'Univers.

Classification de Hubble / Vancouleurs

Et les amateurs ?

http://www.galaxyzoo.org/

Et les amateurs ?

Et les amateurs ?

Seconde image: Le même point de vue, le 22 Janvier 2014.

Première image: Messier 82, le 10 Décembre 2013

Selon l'Union Astronomique Internationale, l'explosion était bel et bien une supernova. Pour cette raison, on lui a attribué un nom : SN 2014J. Cette supernova est l'une des explosions d'étoile la plus proche de la Terre.

3 pendant ces 20 dernières années - SN 1993J dans la galaxie M81 - SN 2004am et la SN 2008iz au sein de la galaxie M82

Nova

Interrogation permanente…

Supernovae capricieuses : ont explosé des milliards d'années avant leurs détonations prédites

Nova

Scénario : supernovae = étoiles dans des systèmes stellaires doubles, trop près des trous noirs supermassifs jumeaux au centre d'une galaxie en fusion. => éjectés et ont explosés ailleurs…

Nova

Nova

Merci de votre attention‌