Les composants de l’Univers

Qu’est-ce qu’une galaxie ?

Les galaxies sont d’immenses systèmes gravitationnellement liés, composés d’étoiles, de gaz, de poussière et de matière noire.

Elles se présentent sous une multitude de formes et de tailles, des naines elliptiques aux géantes spirales. Elles contiennent souvent des structures comme des bras spiraux ou des barres centrales, et peuvent abriter des trous noirs supermassifs en leur centre.  

Leur formation, un processus complexe impliquant la gravitation et la matière noire, s’est déroulée sur des milliards d’années. Elles évoluent à travers des processus complexes, incluant des fusions et des interactions avec d’autres galaxies.

Les galaxies jouent un rôle crucial dans la compréhension de l’univers, car elles sont les lieux où se forment les étoiles et les planètes.

Les observations et les technologies modernes ont permis de découvrir des milliards de galaxies, chacune contenant des milliards d’étoiles, révélant la vastitude et la complexité de l’Univers.

Une découverte progressive

La découverte des galaxies a marqué un tournant majeur dans notre compréhension de l’Univers. Au début du XXe siècle, les astronomes pensaient que notre galaxie, la Voie lactée, constituait l’ensemble de l’univers. Cependant, des observations de nébuleuses spirales, comme Andromède, ont commencé à remettre en question cette vision. En 1924, l’astronome Edwin Hubble a utilisé le télescope Hooker du Mont Wilson pour observer des céphéides dans la nébuleuse d’Andromède, démontrant que cette dernière se trouvait bien au-delà de notre galaxie. Cette découverte a confirmé l’existence d’autres galaxies et a ouvert la voie à l’étude de l’univers extragalactique. Par la suite, Hubble a classifié les galaxies en différentes catégories telles que les galaxies spirales, elliptiques et irrégulières, en fonction de leur forme et de leur structure.

Un nombre incalculable de galaxies

L’univers observable contient environ 100 à 200 milliards de galaxies, bien que ce nombre soit une estimation basée sur les observations actuelles. Le télescope spatial Hubble a joué un rôle crucial dans cette estimation en révélant des galaxies lointaines et faiblement lumineuses. Les avancées technologiques continuent d’affiner ces chiffres, avec des instruments comme le télescope spatial James Webb qui permettent d’explorer encore plus loin dans l’Univers. La distribution des galaxies n’est pas uniforme. Celles-ci sont souvent regroupées en amas et superamas, séparés par de vastes vides (voir également la page « Les grandes structures de l’univers« ).

Quel avenir pour les galaxies ?

L’avenir des galaxies est étroitement lié à celui de l’Univers. Edwin Hubble a découvert la relation entre la distance des galaxies et leur décalage vers le rouge, connue sous le nom de loi de Hubble, et qui a conduit à la théorie de l’expansion de l’Univers (voir les pages « Distance et temps », chapitre « Le redshift cosmologique » et « La tension de Hubble »).  A mesure que l’Univers se dilate, les galaxies s’éloignent aujourd’hui les unes des autres de plus en plus rapidement. Mais à très long terme, plusieurs scénarios d’expansion sont envisagés, de l’expansion toujours accélérée à la décélération ou encore à la recontraction de l’Univers. (voir la page « Le destin de l’univers »)

Une recherche très active

Les recherches actuelles sur les galaxies sont nombreuses et variées. Les principaux thèmes incluent l’étude de la formation et de l’évolution des galaxies, en particulier comment elles interagissent et fusionnent. Les scientifiques explorent également la nature de la matière noire et de l’énergie sombre qui influencent la dynamique des galaxies (voir les pages « La matière noire » et « L’énergie sombre »). La recherche sur les trous noirs supermassifs au centre des galaxies est un autre domaine clé (voir la page « Les trous noirs »), notamment leur rôle dans la régulation de la formation stellaire. Les astronomes étudient aussi les populations stellaires et les processus de formation d’étoiles dans différents types de galaxies. Enfin, l’impact des environnements galactiques, comme les amas et les filaments cosmiques, sur l’évolution des galaxies est un sujet d’intérêt majeur (voir les pages « Les grandes structures de l’univers ».

Les astronomes utilisent des instruments de plus en plus puissants pour étudier ces objets fascinants. Les missions spatiales, comme Hubble, Spitzer et James Webb, ont permis de faire des découvertes majeures sur la nature des galaxies.

• Hubble Space Telescope (HST) : Lancé en 1990, Hubble a révolutionné notre vision de l’Univers en observant principalement dans le spectre visible et ultraviolet. Il a permis de mesurer avec précision la constante de Hubble, d’étudier la formation des étoiles et des galaxies, et de découvrir des exoplanètes.
• Spitzer Space Telescope : Opérant dans l’infrarouge, Spitzer a été lancé en 2003. Il a révélé la présence de poussières et de gaz dans les galaxies lointaines, fournissant des indices sur la formation des étoiles dans l’univers primitif. Il a également permis de mieux comprendre les processus de formation et d’évolution des galaxies en observant des régions obscurcies par la poussière, inaccessibles aux télescopes optiques.
• James Webb Space Telescope (JWST) : Lancé en 2021, JWST est le successeur de Hubble. Observant principalement dans l’infrarouge, il permet d’étudier les premières galaxies formées après le Big Bang, la formation des étoiles et des planètes, et de chercher des signes de vie dans les atmosphères d’exoplanètes.

Les trois pages associées ci-dessous vous permettront d’approfondir vos connaissances sur les différents types de galaxies, leur structure interne et leur dynamique, ainsi que sur notre propre galaxie, la Voie Lactée :