Galaxie

Figure 1. La belle galaxie lenticulaire connue sous le nom de galaxie du chapeau M104 dans la constellation de la Vierge, à 29 ans.35 millions d'années à distance, vu avec le télescope Hubble. Source: Wikimedia Commons

Qu'est-ce qu'une galaxie?

Ongle galaxie C'est un conglomérat d'objets astronomiques et de matières, comme des nuages ​​de gaz et de poussière, des milliards d'étoiles, des nébuleuses, des planètes, des astéroïdes, des comètes, des trous noirs et même beaucoup de matière noire, toutes structurées grâce à la force de la gravité.

Notre système solaire fait partie d'une grande galaxie en spirale appelée Voie Lactée. Ce nom dérivé du grec peut être traduit par un «chemin de lait», en raison de sa similitude avec une bande illuminée penttue qui traverse la sphère céleste. 

Les nuits d'été claires, il peut être très bien observé entre les constellations du scorpion et du sagittaire, car dans cette direction, le noyau est situé et où la densité des étoiles est beaucoup plus grande.

Histoire de la découverte des galaxies

Le grand penseur grec et démocrite de mathématiques d'Abdera (460-370 à. C.) Il a été le premier à suggérer - en son temps, il n'y avait pas de télescopes - que la Voie lactée était en fait constituée par des milliers d'étoiles qui ne pouvaient pas se distinguer les unes des autres. 

Nous avons dû attendre un certain temps avant que Galileo (1564-1642) a raisonné, quand lorsque son télescope a pointé du point. 

Galilée

C'est le philosophe allemand Immanuel Kant (1724-1804) qui a émis l'hypothèse que la Voie lactée était constituée par de nombreux autres milliers de systèmes solaires et que l'ensemble avait une forme elliptique et s'est transformée autour d'un centre. 

De plus, il a également suggéré qu'il y avait d'autres ensembles d'étoiles et de planètes comme la Voie lactée et les appelait des univers îles. Ces îles seraient visibles de la Terre comme de petites lumières de lumière.

Catalogue plus désordonné

20 ans plus tard, en 1774, le catalogue Messier est apparu, une compilation de 103 objets d'espace profond visible à ce jour et réalisé par l'astronome français Charles Messier (1730-1817).

Parmi ceux-ci, certains candidats sont des îles Universes, qui étaient connues simplement sous le nom de nébuleuses. La nébuleuse M31 était l'une d'entre elles, connue aujourd'hui comme la galaxie voisine d'Andromède.

William Herschel (1738-1822) élargirait la liste des objets de l'espace profond à 2500 et décrira d'abord la forme de la voie lactée. Cependant, les scientifiques n'avaient pas encore réalisé que certaines nébuleuses telles que M31 étaient elles-mêmes d'immenses conglomérats d'étoiles de type Lacta.

Télescopes modernes

Un télescope était nécessaire avec une résolution suffisante, pouvoir acquérir en 1904 lorsque l'immense télescope de l'observatoire du mont Wilson en Californie a été construit avec un miroir de diamètre de 100 pouces. Ce n'est pas jusque-là que la taille de l'univers est devenue évidente, car celle en soi immense manière laiteuse n'est qu'une galaxie, entre d'innombrables conglomérats.

En 1924, Edwin Hubble (1889-1953) a réussi à mesurer la distance à l'une de ces nébuleuses en spirale, observant les étoiles de type Céfaids Dans l'objet M31, la nébuleuse en forme de spirale la plus notable, appelée Andromeda. 

Les céfaids sont des étoiles qui changent périodiquement leur luminosité et cela est proportionnel à la période. Les plus brillants ont des périodes plus longues.

À ce moment-là, Harold Shaley (1885-1972) avait estimé la taille de la Voie lactée, mais c'était si grand qu'il était convaincu que la nébuleuse d'Andromède était à l'intérieur de la voie lactée.

Cependant, Hubble a déterminé que la distance aux céfaids d'Andromède était beaucoup plus grande que la taille de la voie lactée et qu'il ne pouvait donc pas être trouvé dans ce. Andromeda, comme la Voie lactée, était une galaxie à part entière, bien que pendant longtemps, elle est restée appelée "nébuleuse extragalactique".

Caractéristiques des galaxies

Masse et forme

Les galaxies sont formies et peuvent être classées selon ce critère. De plus, ils contiennent de la masse et ils sont du tout des entités statiques, car ils ont un mouvement. 

Unités de mesure

Il y a des galaxies géantes et très brillantes, comme la Voie lactée et Andromède, ainsi que des galaxies appelées "naines", jusqu'à mille fois moins brillantes. Pour familiariser les tailles, il est pratique de connaître certaines unités de mesure utilisées en astronomie. Nous avons d'abord le année-lumière.

L'année est une unité de distance qui équivaut à la distance que la lumière parcourt en un an. Étant que la vitesse de la lumière est de 300.000 km / s, multipliant par le nombre de secondes en 365 jours, le résultat est d'environ 9 piles et demie. 

À des fins comparatives, la distance du soleil à la terre est de 8.5 minutes-Loz, environ 150 millions de kilomètres, ce qui équivaut approximativement à une unité astronomique, utile dans les mesures du système solaire. L'étoile qui suit la proximité du soleil est le prochain Centauri à 4.2 ans-luz. 

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L'UA donne naissance à une autre unité largement utilisée: le PARSEC ou paralyser un deuxième arc. Qu'un point est à la distance d'un parsec, signifie que son parallage est égal à 1 seconde arc entre la Terre et le Soleil. La figure suivante clarifie:

Figure 2. Schéma pour définir le parsec. Source: Wikimedia Commons. KES47 (?) [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)].

Taille

Les tailles des galaxies sont extrêmement variées, de si petites qu'elles ont à peine mille étoiles, aux galaxies elliptiques dont nous parlerons en détail plus tard.

Ainsi, nous avons notre voie laiteuse d'environ 100.000 ans à diamètre, étant une grande galaxie, mais pas la plus grande. NGC 6872 a un diamètre de 520.000 ans-luz, environ 5 fois le diamètre de la Voie lactée et est la plus grande galaxie en spirale connue à ce jour.

Ils ont du mouvement

Les galaxies ne sont pas statiques. En général, les étoiles et les nuages ​​de gaz et de poussière ont des mouvements de rotation autour du centre, mais toutes les parties d'une galaxie tournent également. Les étoiles du centre tournent plus rapidement que les externes, dans ce qu'on appelle Rotation différentielle.

Composition chimique

Les éléments les plus courants de l'univers sont l'hydrogène et l'hélium. À l'intérieur des étoiles, en tant que réacteur à fusion nucléaire, les éléments les plus lourds que nous connaissons à travers le tableau périodique se forment.

Couleur et luminosité

La couleur et la luminosité des galaxies changent avec le temps. Les galaxies plus jeunes sont plus bleues et brillantes que les plus anciennes.

Les galaxies en forme d'ellipse tendent vers le rouge, avec de nombreuses vieilles étoiles, tandis que irréguliers sont les plus bleus. Dans les galaxies en forme de spirale, Blue se concentre vers le centre et rouge vers la périphérie.

Composants des galaxies

Lors de l'observation d'une galaxie, des structures telles que les éléments suivantes peuvent être identifiées, qui sont présentes dans la Voie lactée, qui a été considérée comme un modèle pour être le mieux étudié:

Disque et halo

Les deux structures de base de notre galaxie sont le disque et le halo. L'album est dans le plan moyen défini par la galaxie et contient une grande quantité de gaz interstellaire qui donne naissance à de nouvelles étoiles. Il contient également de vieilles étoiles et des grappes ouvertes-groupe d'étoiles non structurées-. 

Il convient de noter que toutes les galaxies n'ont pas le même taux de formation stellaire. On pense que les galaxies elliptiques ont un taux beaucoup plus faible, contrairement aux spirales.

Le soleil est situé sur le disque galactique de la voie lactée, sur le plan de symétrie et comme toutes les étoiles du disque, orbite la galaxie après une trajectoire approximativement circulaire et perpendiculaire à l'axe de rotation galactique. Il faut environ 250 millions d'années pour terminer une orbite.

Le halo couvre la galaxie avec un volume sphéroïdal moins dense, car c'est une région avec beaucoup moins de poussière et de gaz. Contient le grappes globulaires, Stars regroupées par l'action de la gravité et beaucoup plus ancienne que l'album, les stars individuelles et aussi l'appel matière noire.

La matière noire est un type de matière dont la nature est inconnue. Il doit son nom qui n'émet pas de rayonnement électromagnétique et son existence a été proposée pour expliquer le fait que les étoiles à l'étranger se déplacent avec des vitesses plus importantes que prévu. 

La vitesse à laquelle une étoile se déplace par rapport au centre de la galaxie dépend de la façon dont la question est distribuée, car c'est l'attraction gravitationnelle due qu'une étoile reste en orbite. Une vitesse plus élevée signifie qu'il y a plus de matière qui ne peut pas être vue: la matière noire.

L'ampoule, le noyau galactique et la barre

figure 3. Composants de la Voie lactée. Le soleil est dans l'un des bras et a un mouvement de rotation autour du centre de la galaxie, ainsi qu'un mouvement vertical. Source: Wikimedia Commons.

En dehors de l'album et du halo, il y a l'ampoule, la protubérance centrale ou le noyau galactique dans la galaxie, où il y a une densité d'étoiles plus élevée, étant donc très brillant. 

Sa forme est approximativement sphérique - bien que celle de la Voie lactée ait une forme plutôt d'arachide - et en son centre est le noyau, constitué d'un trou noir, un fait qui est apparemment commun dans une grande partie des galaxies, en particulier dans ceux de forme spirale.

Les objets trouvés dans les contiguïtés du noyau tournent, comme nous l'avons dit, beaucoup plus rapide que ceux qui sont plus loin. Là, la vitesse est proportionnelle à la distance du centre.

Certaines galaxies en spirale comme la nôtre ont une barre, une structure qui traverse le centre et à partir desquelles les bras en spirale surgissent. Il y a plus de galaxies en spirale Barradas que non des barrads.

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On pense que les barres permettent le transport de la matière des extrémités à l'ampoule, en la gonflant en favorisant la formation d'étoiles dans le noyau.

Types de galaxies

Le système de classification des galaxies est basé sur la forme qu'ils ont et le plus utilisé est le Fondette ou séquence Hubble, créé vers 1926 par Edwin Hubble, puis modifié par lui-même et d'autres astronomes, alors que de nouvelles informations apparaissaient.

Hubble a conçu le schéma dans la conviction qu'il représentait une sorte d'évolution des galaxies, mais aujourd'hui on sait qu'il n'est pas ainsi. Dans la séquence, les lettres sont utilisées pour désigner les galaxies: E pour les galaxies elliptiques, S pour les galaxies spirales et irrégulières pour ceux irrégulièrement.

Figure 4. Touche. Source: Wikimedia Commons.

Galaxies elliptiques 

À gauche, dans la mangue de touche, il y a les galaxies elliptiques représentées avec la lettre et. Les étoiles qui le ralentissent sont distribuées de manière plus ou moins uniforme. 

Le nombre qui accompagne les paroles indique à quel point l'elliptique est l'ellipticité de la galaxie -, à commencer par qu'elle est la plus sphérique, à E7 qui est la plus aplatie. Aucune galaxie n'a été observée avec l'ellipticité supérieure à 7. Indiquant ce paramètre comme є:

Є = 1 - (β / ɑ)

Avec α et β comme semi-semi-apparent plus ancien et inférieur avec respectivement l'ellipse. Cependant, ces informations sont relatives, car nous n'avons que la vue de la Terre. Par exemple, il n'est pas possible de savoir si une galaxie qui est montrée en chant est elliptique, lenticulaire ou en spirale.

Les galaxies elliptiques géantes sont parmi les plus grands objets de l'univers. Ils sont les plus faciles à observer, bien que les versions beaucoup plus petites, appelées Galaxies naines elliptiques Beaucoup plus abondent.

Figure 5. NGC 1316 Galaxie elliptique, dans la constellation de Fornax, fusionnant avec une autre plus petite galaxie. Source: Crédit d'image: NASA / JPL-CALTECH / CTIO.

Galaxies lenticulaires

Les galaxies lenticulaires ont une forme de disque, sans bras en spirale, mais ils peuvent avoir une barre. Sa nomenclature est S0 ou SB0 et a raison dans la bifurcation de la figure. Selon la quantité de poussière (zones d'absorption élevée) sur votre disque, elles sont subdivisées en S01, SB01 à S03 et SB03.

Galaxies en spirale

Les galaxies S sont elles-mêmes des galaxies en spirale, tandis que les SB sont les galaxies en spirale Barrad, car les spirales semblent projeter à partir d'un bar qui traverse la protubérance centrale. La grande majorité des galaxies ont cette forme.

Les deux classes de galaxies se distinguent à leur tour par le degré de facilité que les bras en spirale ont et sont signalés avec des minuscules. Ceux-ci sont déterminés en comparant la taille de la majeure bosse avec la longueur du disque: le disque de protubérance / L. 

Figure 6. La belle galaxie spirale d'Andromède dans la constellation de Cassiopea. Source: NASA Image Wikimedia Commons).

Par exemple, si ce quotient est ≈ 0.3, les galaxies sont indiquées comme si c'était une simple spirale, ou SBA si c'est Barrada. Dans ceux-ci, les spirales semblent plus serrées et la concentration des étoiles dans les bras est plus sombre.

Alors que la séquence continue à droite, les spirales semblent plus lâches. Le rapport protubérance / disque de ces galaxies est: le disque de protubérance / L ≈ 0.05. 

Si une galaxie a des caractéristiques intermédiaires, jusqu'à deux minuscules lettres peuvent être ajoutées. Par exemple, la voie lactée est classée par certains comme SBBC.

Galaxies irrégulières

Ce sont des galaxies dont la forme ne correspond à aucun des motifs décrits ci-dessus. 

Hubble lui-même les a divisés en deux groupes: Irre et Iri, où les premiers sont un peu plus organisés que le second, car ils ont quelque chose qui se souvient de la forme des bras en spirale.

Les galaxies IRI sont, pourraient dire, amorphes et sans structure interne reconnaissable. L'IRR I et l'IRI sont généralement plus petits que les galaxies elliptiques ou les galaxies en spirale majestueuse. Certains auteurs préfèrent les désigner Galaxies naines. Parmi les galaxies irrégulières les plus connues figurent les nuages ​​voisins de Magellan, classés comme irre.

Figure 7. Galaxie irrégulière NGC 5408, découverte dans la constellation de Centaurus par John Herschel en 1834. Au début, on croyait que c'était une nébuleuse planétaire. Source: Wikimedia Commons.

Par la suite, à la publication de la séquence Hubble, l'astronome français Gerard de Vaucooureurs (1918-1995) a suggéré d'éliminer la nomenclature ir i e ir ii et d'appeler l'Irre, qui ont des armes en spirale, telles que SD - SBD Galaxies, SM - SBM ou im ("m" est par Galaxie de Magallanes). 

Enfin, les galaxies dont la forme est vraiment irrégulière et sans spirales, sont simplement appelées. Avec cela, la classification moderne est restée la suivante:

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EO, El,…, E7, Sol, S02, S03, SA, SBA, SAB, SBAB, SB, SB, SBC, SBC, SC, SBC, SCD, SBCD, SD, SBD, SM, SBM, IM, IR IR IR,.

Comment sont les galaxies?

La formation des galaxies fait l'objet d'une discussion active aujourd'hui. Les cosmologues croient que dans leurs débuts, l'univers était assez sombre, plein de nuages ​​de gaz et de matière noire. Cela est dû à la théorie selon laquelle les premières étoiles ont été formées après quelques centaines de millions d'années après Big Bang. 

Une fois le mécanisme de production des étoiles lancé, il s'avère avoir des hauts et des bas au rythme. Et puisque les étoiles sont celles qui composent les galaxies, il existe différents mécanismes qui mènent à la formation de galaxies. 

L'attraction gravitationnelle est la force d'origine qui jette la formation d'objets cosmiques. Une petite accumulation de matière à un moment donné attire plus de matière et cela commence à s'accumuler.

On pense que la Voie lactée a commencé de cette manière: de petites accumulations de matière qui ont finalement donné naissance aux grappes globulaires du halo, parmi lesquelles sont les plus anciennes étoiles de la galaxie. 

La rotation est inhérente à l'accumulation de masse qui a suivi cette période initiale de formation stellaire. Et avec la rotation, le moment angulaire est créé, dont la conservation a produit l'effondrement de la masse sphérique qui la transformait en disque plat.

Les galaxies peuvent augmenter leur taille en fusionnant avec d'autres petites galaxies. On pense que cela se produit aujourd'hui avec la Voie lactée et ses plus petits voisins, les nuages ​​de Magallanes. 

Une autre fusion qui est attendue dans un avenir très lointain est la collision avec Andromeda qui, contrairement à la plupart des galaxies, nous approche de nous. Actuellement, Andromeda est 2.2 millions d'années.

Combien de galaxies sont dans l'univers?

Bien que la majeure partie de l'espace soit vide, il y a des millions de galaxies, peut-être environ 100 milliards d'entre elles, selon certaines estimations. D'autres estiment 2 milliards de galaxies. La plupart de l'univers reste inexploré et il n'y a pas de réponse exacte à cette question.

En 12 jours, le télescope spatial Hubble a trouvé 10.000 galaxies des formes les plus variées. Le vrai total des galaxies dans l'univers est inconnu. Lorsqu'il est observé avec un télescope, il est nécessaire de souligner qu'il va plus seulement non seulement en distance, mais dans le temps.

La lumière du soleil que nous voyons a pris 8.5 minutes pour nous arriver. La vision d'Andromède que nous observons avec des jumelles est celle d'il y a 2.2 millions d'années. C'est pourquoi ce que nous voyons de la Terre est dans la gamme de univers observable. Pour l'instant il n'y a aucun moyen de voir ce qui est au-delà.

Une façon d'estimer combien de galaxies y a-t-il dans l'univers observable à travers les plans de champ extrêmement profonds du Hubble ou Xdf, qui représentent une petite zone de la sphère céleste.

Dans l'un de ces coups, 5500 galaxies ont été trouvées à 13.200 millions d'années-distance. En multipliant cette valeur par la quantité de XDF de la sphère céleste complète, ils ont estimé le 100.000 millions de galaxies mentionnées.

Tout indique que dans les temps précédents, il y avait plus de galaxies qu'il y avait maintenant, mais des formes plus petites, bleues et plus irrégulières que les galaxies en spirale élégantes que nous voyons aujourd'hui.

Exemples de galaxies

Malgré son immense taille, les galaxies ne sont pas solitaires, mais sont regroupées en structures hiérarchiques.

La Voie lactée appartient au soi-disant groupe local, dans lequel tous les membres sur 54 sont à une distance pas supérieure à 1 méga-panarsec. Ensuite, la densité des galaxies descend jusqu'à ce qu'un autre cluster similaire au groupe local apparaît.

Parmi l'immense variété de galaxies trouvées, il vaut la peine de souligner quelques exemples surprenants pour leurs particularités:

Galaxies elliptiques géantes

Les plus grandes galaxies trouvées jusqu'à présent sont au centre des grappes de galaxies. Ce sont d'énormes galaxies elliptiques dont la gravité attire d'autres galaxies, les avalant. Dans ces galaxies, le rythme de la formation d'étoiles est très faible, donc pour continuer à grandir, ils attrapent les autres.

Galaxies actives

Les galaxies actives, contrairement aux plus normales et aux plus calmes comme la Voie lactée, émettent des fréquences d'énergie très élevées, beaucoup plus grandes que celles émises par les centres des étoiles, communs dans toute galaxie. 

Ces fréquences d'énergie élevées dont la puissance équivaut à des milliards de semelles laisse le noyau d'objets tels que quasars, Découvert en 1963. Étonnamment, un quasar, l'un des objets les plus brillants de l'univers, est capable de maintenir ce rythme pendant des millions d'années.

Le Galaxies de Seyfert Ils sont un autre exemple de galaxies actives. Jusqu'à présent, plusieurs centaines d'entre elles ont été découvertes. Son noyau émet un rayonnement hautement ionisé, variable dans le temps.

Figure 8. La galaxie Seyfert M 106. Source: Wikimedia Commons. Radiographie: NASA / CXC / UNIV. du Maryland / A.S. Wilson et al.; Optique: copain.Obob. DSS; IR: NASA / JPL-CALTECH; VLA: NRAO / AUI / NSF

On pense que à proximité du centre, une énorme quantité de matériau gazeux est précipitée au trou noir central. La perte de masse libère l'énergie radiante dans le spectre des rayons x.

Le Radiogalaxies Ce sont des galaxies elliptiques qui émettent de grandes quantités de radiofréquences, dix mille fois plus que les galaxies actuelles. Dans ces galaxies, il existe des sources - lobes radio - liés par des filaments de matière au noyau galactique, qui émettent des électrons en présence d'un champ magnétique intense.

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