les galaxies

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LES GALAXIES
SOMMAIRE
I) HISTORIQUE
II) STRUCTURE DE LA GALAXIE
1°) Le noyau galactique
2°) Les bras spiraux
3°) Le halo galactique
4°) La couronne
III) LA " VOIE LACTEE " DANS L'UNIVERS
IV) COMPLEMENT A LA DECOUVERTE DES GALAXIES

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I) HISTORIQUE
Depuis l'antiquité jusqu'au début du XVIIIe siècle, de grandes modifications avaient été
apportées à la position de la terre par rapport à l'univers. Le soleil reprenait la place
qui lui revient dans le système solaire. Mais la place des étoiles restait toujours la
même : une sphère sur laquelle les étoiles étaient fixes.
On avait depuis longtemps déjà remarqué cette bande qui traverse le ciel du nord au
sud. Les anciens grecs pensaient que c'était le lait nourricier qui sortait du sein de
Junon : on l'appela donc "la voie lactée".
Le premier à constater que ce qui ressemblait à un nuage était en réalité un ensemble
de milliers d'étoiles fut Galilée grâce à la lunette qu'il construisit en 1610.
L'hypothèse selon laquelle ces étoiles constitueraient un système de forme aplatie,
dont le Soleil ferait partie et que nous verrions par la tranche, fut avancée en 1750 par
Thomas Wright (1711-1786). En 1755, Emmanuel Kant (1724-1804) avance l'idée que
certaines nébuleuses pourraient être des systèmes identiques à la voie lactée.
Quelques dizaines d'années plus tard, William Herschel (1738-1822) en balayant le ciel
à l'aide du télescope de 1,22m qu'il a lui-même construit, constata l'existence d'un tel
système et en donna un premier modèle rudimentaire.
Il présenta ses travaux le 3 février 1785 à la Royal Society de Londres dans un
ouvrage intitulé : " de la construction des cieux ".
Herschel, à l'aide de 3 000 jauges entreprend de compter les étoiles. Il constate qu'il
n'y a pas de coupure : La voie lactée traduit bien l'accumulation de milliards d'étoiles
lointaines dans le plan d'un disque : notre Galaxie.
Herschel est l'auteur du premier catalogue de 2 500 nébuleuses, dont la plupart sont
des amas d'étoiles. Il eut l'intuition que certaines d'entre elles pourraient être
extérieures à notre Galaxie et de taille comparable comme l'avait suggéré Kant.
Le mérite de Herschel est d'avoir démontré que le système stellaire dont fait partie le
soleil a une extension finie. Ainsi il propose un modèle de l'univers composé d'îles
isolées dans l'espace.
La majorité des astronomes semblait disposé à accepter ces univers-îles, mais durant
tout le XIXe siècle, personne ne parvint à identifier, parmi les objets visibles avec une
lunette ou un télescope, ceux qui étaient véritablement des univers-îles dont notre
Galaxie est un exemple.
Un siècle et demi devait s'écouler avant que ce problème ne soit vraiment réglé.
En 1923, Edwin Hubble, utilisant le nouveau télescope de 2,5m du Mont-Wilson dont
il était directeur, parvint à identifier des céphéides dans ce qu'on appelait alors "la
nébuleuse d'Andromède" et en mesura leur période de pulsation. Grâce à la relation
établie par Henrietta Leavitt en 1912, il put en déduire leur luminosité, et par
conséquent leur distance, laquelle s'avéra être de 1 million d'années-lumière.

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Même si cette valeur était pessimiste (la distance réelle est de 2,2 millions d'a-l.), elle
était bien supérieure au diamètre connu de la voie lactée (100 000 a.l.).
La théorie des univers-iles était donc bien fondée, et les autres innombrables
nébuleuses spirales que les photographies des grands télescopes nous avaient révélées
étaient donc bien d'autres galaxies très lointaines.
II) STRUCTURE DE LA GALAXIE
La structure spirale affichée par de nombreuses galaxies indiquait qu'il devait en être
probablement de même de la nôtre. Mais, mettre en évidence cette structure d'où nous
sommes n'est pas chose aisée.
L'étude de la galaxie
d'Andromède, les grands
moyens mis en oeuvre au
cours du XXe siècle,
particulièrement dans le
domaine de l'invisible
(ondes radio, rayons X,
infrarouge) ont permis de
mieux connaître notre
galaxie.
Vue de l'extérieur, dans le
plan équatorial, par un
observateur éloigné, notre
galaxie aurait la forme d'une
lentille biconvexe, d'une
ellipsoïde de révolution,
d'un système aplati, aux
bords extérieurs fins et
renflé au centre que les
astronomes appellent le
disque, le centre renflé
s'appelant le bulbe.
Le diamètre du disque est estimé à 100 000 a.l. et son épaisseur moyenne à 6 000 a.l.
Le bulbe a un diamètre de 30 000 a.l. et une épaisseur de 10 000 a.l. au centre.

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La galaxie peut se décomposer en 4 parties :
- Le noyau galactique au centre ( le bulbe )
- Les bras spiraux de la galaxie ( le disque ) .
- Le halo galactique (ensemble stellaire sphéroïdal, globalement de faible densité,
entourant le disque).
- La couronne s'étendant au delà du disque.
1°) Le noyau galactique
C'est la partie la plus importante et la plus mystérieuse de la galaxie. C'est son centre
de symétrie, géométrique et dynamique.
Ce centre n'est pas facile à identifier car il est plongé dans le bulbe et se trouve dans
une direction où l'absorption due à des bancs très denses de poussières et de gaz
interstellaires est tout particulièrement intense. Vue du soleil, ce centre apparaît dans la
direction du Sagittaire.
Le noyau galactique serait un amas de plusieurs millions d'étoiles réunies dans une
sphère de 4 a.l. de diamètre.
Je rappelle que dans un diamètre de 8 a.l. autour du Soleil , il n'y a qu'une étoile : le
Soleil .
Mais dans le noyau, on en trouve plusieurs millions dans un volume 8 fois moindre.
Des millions de géantes et de supergéantes de tous types, de toutes températures, qui
s'effleurent, se heurtent peut-être, et qui de toutes manières interagissent les unes avec
les autres.
Et ce n'est pas tout ! Si l'on s'approche encore davantage du centre, on rencontre une
radiosource ultracompacte dont le diamètre n'excède pas 20 U.A. (orbite de saturne)
dont la masse serait de l'ordre de 5 millions de masses solaires : c'est le véritable cœur
de la galaxie, peut-être la raison même de son existence.
Mais quelle est sa véritable nature ? Un trou noir ? On ne saurait le dire ! La réalité
dépasse parfois les imaginations les plus audacieuses.
Des satellites de détection gamma (le rayonnement le plus énergétique) ont montré que
la source gamma intense est à 300 a.l. du centre géométrique de la galaxie : ce qui
tendrait à prouver que ce rayonnement n'est que le disque d'accrétion de l'objet
central.
Dernièrement une équipe d'astronomes allemands aurait détecté au centre (avec une
précision de 0,03 a.l.) , un objet massif de 2 millions et demi de masses solaires dans
un diamètre de .......0,23 a.l. ! Des mensurations tout indiquées pour un trou noir.
En dépit de tous ces mystères , le noyau de notre galaxie est dans un état de calme
relatif. Ce qui n'est pas le cas d'autres galaxies dont le noyau est très actif.

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2°) Les bras spiraux
Le soleil occupe une position périphérique à 30 000 a.l. du centre galactique. Cette
position excentrée est devenue certaine, voici 60 ans, grâce à l'étude des amas
globulaires, répartis de façon régulière, mais non centrés sur nous. Elle explique aussi
pourquoi la voie lactée est plus dense et plus visible vers le Sagittaire que dans la
direction opposée.
La structure spirale de la galaxie étant admise, il fallut dénombrer les bras spiraux et la
position du soleil.
On dénombre au moins 4 bras spiraux, une incertitude régnant derrière le noyau :
Le soleil est sur le bras du Sagittaire - Carène.
Plus à l'intérieur, on trouve le bras Ecu -Croix et le bras du Cygne.
A l'extérieur apparaît le bras de Persée.
Les autres sont moins bien définis, mais les recherches se poursuivent.
Les bras spiraux sont, sans aucun doute, des zones où la matière condensée est en
quelque sorte comprimée. On trouve là, sous formes de nuages denses de poussières
et de gaz, les matrices qui serviront à la formation de nouvelles étoiles. Mais il ne faut
pas se laisser induire en erreur par le termes de " nuages denses ".
Il sont denses si on les compare à la densité moyenne de la matière éparse dans la
galaxie. Mais aussi élevée que soit cette densité, on ne dénombre que quelques atomes
par cm3, soit moins que le vide le plus poussé réalisé en laboratoire.
Quoiqu'il en soit, au sein de ces gaz se produisent des fluctuations inévitables de
densité, avec formation de grumeaux qui, dans certains cas, entraînent un
effondrement de la matière, et il se forme alors de véritables grappes d'étoiles.