Formation et évolution des galaxies - Définition et Explications

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La formation des galaxies à disque

Image de Messier 101, un prototype de galaxie spirale vue de face.
Une galaxie spirale déformé par la collision avec une autre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...). Après absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) complète, la déformation disparaîtra. Ce type de processus prend des millions sinon des milliards d'années.

Les propriétés capitales des galaxies à disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...), également couramment désignées galaxies spirales, consistent en leur extrême finesse, leur rotation rapide et leur fréquente structure spiralée. Un des principaux défis de la formation des galaxies est le grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) des disques fins dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) local. Le problème de l'extrême fragilité (La fragilité est l'état d'une substance qui se fracture lorsqu'on lui impose des...) des disques fait que la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) fréquente entre les galaxies peut rapidement amener à la disparition des disques.

Olin Eggen (en), Donald Lynden-Bell, and Allan Sandage ont proposé en 1962 une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) selon laquelle les galaxies à disques se forment par un effondrement monolithique (Un monolithe est un élément fait d'un seul bloc de pierre de grande dimension. Son nom vient du...) de grands nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...). Lorsque le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) s'effondre, le gaz s'établit sous la forme d'un disque en rotation rapide. Connu comme un scénario de formation vers le bas, cette théorie est assez simple, mais n'est plus aussi largement acceptée à cause des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de l'Univers jeune qui suggèrent avec force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) que lors de leur formation, la croissance des objets se déroule vers le haut (i.e. de petits objets fusionnent pour en donner de plus gros). Ce sont Leonard Searle (en) et Robert Zinn (en) qui les premiers ont proposé l'idée que les galaxies se soient formées par la coalescence de géniteurs de tailles inférieures.

Des théories plus récentes incluent l'agglomération (Une agglomération est un ensemble urbain qui repose sur la continuité du bâti....) de halos de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais...) dans le processus ascendant. Essentiellement, dans les premiers âges de l'Univers, les galaxies étaient surtout composées de gaz et de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) noire, et il y avait ainsi très peu d'étoiles. Comme les galaxies ont gagné de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) en accrêtant de plus petites galaxies, la matière noire est demeurée principalement dans leur partie externe. C'est parce que le matière noire ne peut interagir que gravitationnellement, et de ce fait ne se dissipe pas. Le gaz cependant peut se contracter rapidement, et de ce fait entrer en rotation accélérée, jusqu'au résultat final d'un disque très fin et en rotation très rapide.

Les astronomes ne connaissent pas actuellement la nature du processus qui arrête la contraction. En fait les théories de formation des galaxies à disque ne réussissent pas à reproduire la vitesse (On distingue :) de rotation et la taille des disques de galaxies. On a suggéré que le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) provenant d'étoiles brillantes de formation récente, ou bien d'un noyau actif de galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...), pouvait ralentir la contraction d'un disque en formation. On a aussi suggéré que le halo de matière noire peut étirer la galaxie, arrêtant ainsi la contraction.

Récemment, un grand nombre d'initiatives ont convergé pour tenter de comprendre les évènements de fusion dans l'évolution des galaxies. Notre propre galaxie, la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois...) a une faible galaxie satellite (Satellite peut faire référence à :) (la Galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre...) elliptique du Sagittaire), actuellement en cours de dépeçage et d'absorption par la Voie lactée. On pense que ce genre d'évènement est relativement courant dans l'évolution des grandes galaxies. La Galaxie Naine du Sagittaire orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la nôtre pratiquement à angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) droit par rapport au disque. Elle traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) actuellement ce disque ; des étoiles des deux galaxies sont en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) d'en être arrachées à chaque passage, et elles rejoignent le halo de notre galaxie. Il existe d'autres exemples de ces évènements mineurs d'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...), et c'est vraisemblablement un processus continu pour de nombreuses galaxies. Des preuves de ce processus sont souvent observés sous la forme de bandes ou de courants d'étoiles s'extrayant des galaxies.

Le modèle de formation de galaxies Lambda-CDM fournit des prédictions insuffisantes pour les disques fins de galaxies dans l'Univers. La raison en est que ces modèles de formations de galaxies prédisent un grand nombre de fusions. Si une galaxie à disque fusionne avec une galaxie de masse comparable (au moins 15 % de sa propre masse), la fusion va vraisemblablement détruire, ou au moins considérablement détériorer le disque, en sorte que la galaxie résultante aura peu de chance d'être munie d'un disque. Bien que ce point (Graphie) demeure un problème en souffrance pour les astronomes, il ne signifie pas nécessairement que ce modèle ΛCDM soit complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) erroné. Il nécessite plus probablement d'être encore affiné, permettant de reproduire avec précision la population des galaxies observées dans l'Univers.

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