Amas de galaxies - Définition

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Groupe galactique HCG 87.
Groupe galactique HCG 87.

Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la frontière entre groupe et amas n'est pas clairement définie.

Ces amas se caractérisent par leur forme (spécifique, sphérique, symétrique ou quelconque) ainsi que par la répartition et leurs nombres de galaxies (jusqu'à plusieurs milliers). Ils se sont formés il y a 10 milliards d'années, ce qui est relativement tôt par rapport à l'âge de l'univers (environ 15 milliards d'années). Ces amas peuvent eux-mêmes s'associer en groupe plus grands pour former des superamas.

Les amas de galaxies sont les structures stables, c'est-à-dire que ses constituants ne peuvent s'échapper du puits de potentiel gravitationnel de l'amas, les plus grandes et les plus massives de l'Univers actuel.

Notre Galaxie appartient à un groupe de galaxies, comprenant une trentaine de galaxies, appelé Groupe local, lui-même inclus dans le superamas de la Vierge.

Quelques exemples :

  • groupe Antlia-Sextans : situé à seulement 5,5 millions d'années-lumière du groupe Local ;
  • amas de la Vierge : situé à 50 millions d’années-lumière et d’un rayon de 4,4 milliards d’années-lumière, il contiendrait 2 300 galaxies ;
  • amas d'Hercule (A2151) : Amas le plus riche du superamas d'Hercule. Situé à 365 millions d’années-lumière, il contiendrait une centaine de galaxies ;
  • amas de Coma (A1656) : Amas sphérique d'au moins dix millions d'années-lumière de diamètre et contenant des milliers de galaxies.

Distribution

La distribution des amas ne semble pas homogène dans l'Univers : Des régions vides côtoient des régions denses comme " le Doigt de Dieu " dans la constellation de Bérénice ou le " Grand Mur ".

La plupart des galaxies, environ 90%, appartiennent à un amas ou à un superamas, et 20% des galaxies font partie d’un amas contenant des centaines voire des milliers d’autres galaxies.

Composition

Outre des galaxies, un amas galactique contient du gaz très chaud entre 107K and 108K et très ténu (faible densité généralement comprise entre 10-3 et 10-2 particules par cm³), qui émet des rayons X via le processus de rayonnement continu de freinage. Il semble que ce gaz soit d’origine primordiale mais la présence de fer montre qu’il y a eu contamination ultérieure. Cette contamination provient en grande partie de l'explosion en supernovae des étoiles présentes dans les galaxies hôtes de l'amas. Les vieilles étoiles, riches en éléments lourds, disséminent en explosant, ces éléments dans le milieu interstellaire puis intra-amas.

Lorsque l'amas de galaxies n'a pas subi de collisions avec d'autres amas depuis un certain temps, le gaz intra-amas s’étale dans le champ de gravité de l’amas : il est en équilibre hydrostatique.

La masse totale des gaz est bien plus grande (d'un facteur 2 ou 3) que la masse des galaxies qu'il contient. Malgré cela, la masse de l'amas n'est pas assez élevée pour correspondre avec les observations du mouvement des galaxies. Grâce au concept de la matière noire, sa masse serait répartie en 5% de galaxies, 15% de gaz chaud et 80% de matière noire.

Généralement, les amas ont ces propriétés :

  • Ils contiennent entre 50 et 1 000 galaxies.
  • Leur masse total est comprise entre 1014 et 1015 masses solaires.
  • Ils ont un diamètre de 2 à 10 Mpc.
  • La dispersion des vitesses pour chaque galaxie est d'environ 800 à 1 000 km/s.
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