Galaxies : histoire, formes et grandes familles

Une galaxie est un vaste ensemble d'étoiles, de gaz, de poussière et de matière noire, maintenu par la gravité. Notre Soleil appartient à la Voie lactée, qui compte plusieurs centaines de milliards d'étoiles. L'univers observable en contient des centaines de milliards d'autres, de tailles et d'aspects très variés. Ces systèmes sont les briques à grande échelle du cosmos : c'est en elles que naissent et meurent les étoiles.

Comment on a découvert les galaxies

Les astronomes connaissent depuis longtemps des taches floues dans le ciel nocturne, que l'on a d'abord regroupées sous le nom de nébuleuses. Au XVIIIe siècle, Charles Messier en dresse un catalogue, pour ne pas les confondre avec les comètes. Certaines, comme la nébuleuse d'Andromède, intriguent par leur forme de disque.

La question de leur nature reste ouverte jusqu'au début du XXe siècle : s'agit-il de nuages à l'intérieur de la Voie lactée, ou d'« univers-îles » situés bien au-delà ? En 1923, Edwin Hubble observe des étoiles variables de type céphéide dans Andromède. Leur éclat permet d'estimer la distance, et le résultat tranche : Andromède se trouve très loin hors de notre galaxie. Quelques années plus tard, Hubble constate que la lumière de la plupart des galaxies est décalée vers le rouge, d'autant plus qu'elles sont lointaines. C'est la base de la découverte de l'expansion de l'univers.

Les grandes familles

Hubble propose en 1926 une classification fondée sur l'apparence, encore utilisée aujourd'hui sous des formes plus fines.

• Les spirales possèdent un disque aplati, un bulbe central et des bras où se concentrent les jeunes étoiles. Certaines montrent une barre traversant le centre : la Voie lactée en fait partie.
• Les elliptiques ont une forme ovale, sans bras, et sont composées surtout d'étoiles anciennes. Les plus grandes comptent parmi les galaxies les plus massives connues.
• Les lenticulaires forment un type intermédiaire, avec un disque mais presque pas de bras visibles.
• Les irrégulières n'ont pas de forme définie. Les Nuages de Magellan, visibles depuis l'hémisphère sud, en sont les exemples les plus proches de nous.

Ce que révèlent leurs formes

L'aspect d'une galaxie reflète son histoire. Les galaxies se rapprochent, interagissent, parfois fusionnent. Andromède et la Voie lactée s'approchent l'une de l'autre et devraient entrer en collision dans plusieurs milliards d'années. Des collisions passées expliquent de nombreuses formes déformées, avec leurs longs filaments d'étoiles arrachés par les marées gravitationnelles.

Au centre de la plupart des grandes galaxies se trouve un trou noir supermassif. Celui de la Voie lactée, Sagittarius A*, a été imagé en 2022 par la collaboration Event Horizon Telescope. Autre découverte du XXe siècle : les étoiles en périphérie d'une spirale tournent plus vite qu'attendu si l'on ne compte que la matière visible. Cette observation, notamment due à Vera Rubin dans les années 1970, est l'un des arguments majeurs en faveur de la matière noire.

Voir les galaxies aujourd'hui

À l'œil nu, depuis un ciel très sombre, on distingue la bande de la Voie lactée et, dans l'hémisphère nord, la tache d'Andromède. Le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, a photographié des champs profonds où des milliers de galaxies apparaissent dans un minuscule coin de ciel. Le télescope spatial James Webb, en service depuis 2022, observe en infrarouge et atteint des galaxies dont la lumière a voyagé plus de treize milliards d'années, c'est-à-dire des systèmes très jeunes.

Pourquoi elles fascinent

Une galaxie est à la fois un objet scientifique précis et une image d'une grande force : un disque lumineux sur fond noir, des bras enroulés autour d'un noyau doré, des poussières qui découpent la lumière. Les photographies d'astronomie et les illustrations qui s'en inspirent jouent sur ce contraste entre ordre et immensité. C'est aussi un rappel d'échelle : notre Soleil n'est qu'une étoile parmi des centaines de milliards dans la Voie lactée, elle-même une galaxie parmi bien d'autres. Pour poursuivre, vous pouvez lire Mondes lointains : exoplanètes, galaxies et confins de l'univers.

Les affiches Galaxies de la boutique reprennent ces spirales, ces nébuleuses et ces champs d'étoiles.

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