Par une nuit claire, vous pouvez distinguer le groupe de la Voie lactée dans le ciel nocturne. Pendant des millénaires, les astronomes l'ont regardé avec admiration, réalisant lentement que notre Soleil n'était qu'une des milliards d'étoiles de la galaxie. Au fil du temps, à mesure que nos instruments et nos méthodes s'amélioraient, nous avons réalisé que la Voie lactée elle-même n'était qu'un des milliards de galaxies qui composent l'Univers.
Grâce à la découverte de la relativité et de la vitesse de la lumière, nous avons également compris que lorsque nous regardons à travers l'espace, nous regardons également en arrière dans le temps. En voyant un objet à 1 milliard d'années-lumière, nous voyons également à quoi ressemblait cet objet il y a 1 milliard d'années. Cet effet de «machine à remonter le temps» a permis aux astronomes d'étudier comment les galaxies ont vu le jour (c'est-à-dire l'évolution galactique).
Le processus dans lequel les galaxies se forment et évoluent est caractérisé par une croissance régulière au fil du temps, qui a commencé peu de temps après le Big Bang. Ce processus, et le sort éventuel des galaxies, restent l'objet d'une fascination intense, et sont toujours chargés de leur part de mystères.
Formation de la galaxie:
Le consensus scientifique actuel est que toute la matière dans l'Univers a été créée il y a environ 13,8 milliards d'années lors d'un événement connu sous le nom de Big Bang. À cette époque, toute la matière était compactée en une très petite boule avec une densité infinie et une chaleur intense appelée Singularité. Soudain, la Singularité a commencé à se développer, et l'Univers tel que nous le connaissons a commencé.
Après une expansion et un refroidissement rapides, toute la matière avait une distribution presque uniforme. Au cours des milliards d'années qui ont suivi, les régions légèrement plus denses de l'Univers ont commencé à s'attirer gravitationnellement. Ils sont donc devenus encore plus denses, formant des nuages de gaz et de gros amas de matière.
Ces amas sont devenus des galaxies primordiales, car les nuages d'hydrogène gazeux à l'intérieur des proto-galaxies ont subi un effondrement gravitationnel pour devenir les premières étoiles. Certains de ces premiers objets étaient petits et sont devenus de minuscules galaxies naines, tandis que d'autres étaient beaucoup plus grands et sont devenus des formes de spirales familières, comme notre propre voie lactée.
Fusions galactiques:
Une fois formées, ces galaxies ont évolué ensemble dans des structures galactiques plus grandes appelées groupes, amas et superamas. Au fil du temps, les galaxies ont été attirées les unes par les autres par la force de leur gravité et sont entrées en collision dans une série de fusions. Le résultat de ces fusions dépend de la masse des galaxies lors de la collision.
Les petites galaxies sont déchirées par de plus grandes galaxies et ajoutées à la masse des plus grandes galaxies. Notre propre Voie lactée a récemment dévoré quelques galaxies naines, les transformant en flux d'étoiles en orbite autour du noyau galactique. Mais lorsque de grandes galaxies de taille similaire se rejoignent, elles deviennent des galaxies elliptiques géantes.
Lorsque cela se produit, la délicate structure en spirale est perdue et les galaxies fusionnées deviennent grandes et elliptiques. Les galaxies elliptiques sont parmi les plus grandes galaxies jamais observées. Une autre conséquence de ces fusions est que les trous noirs supermassifs (SMBH) à leurs centres deviennent encore plus grands.
Toutes les fusions n'aboutiront pas à des galaxies elliptiques, pensez-vous. Mais toutes les fusions entraînent un changement dans la structure des galaxies fusionnées. Par exemple, on pense que la Voie lactée connaît un événement de fusion mineur avec les nuages magellaniques voisins; et ces dernières années, il a été déterminé que la galaxie naine Canis Major a fusionné avec la nôtre.
Bien que les fusions soient considérées comme des événements violents, il ne devrait pas se produire de collisions réelles entre les systèmes stellaires, étant donné les grandes distances entre les étoiles. Cependant, les fusions peuvent entraîner des ondes de choc gravitationnelles, qui sont capables de déclencher la formation de nouvelles étoiles. C'est ce qui devrait se produire lorsque notre propre galaxie de la Voie lactée fusionnera avec la galaxie d'Andromède dans environ 4 milliards d'années.
Mort galactique:
En fin de compte, les galaxies cessent de former des étoiles une fois qu'elles ont épuisé leur approvisionnement en gaz froid et en poussière. À mesure que l'offre s'épuise, la formation d'étoiles ralentit au cours de milliards d'années jusqu'à ce qu'elle cesse complètement. Cependant, les fusions en cours garantiront le dépôt d'étoiles, de gaz et de poussières fraîches dans les anciennes galaxies, prolongeant ainsi leur vie.
À l'heure actuelle, on pense que notre galaxie a utilisé la plupart de son hydrogène, et la formation des étoiles ralentira jusqu'à épuisement de l'approvisionnement. Des étoiles comme notre Soleil ne peuvent durer que 10 milliards d'années environ; mais les naines rouges les plus petites et les plus fraîches peuvent durer quelques trillions d'années. Cependant, grâce à la présence de galaxies naines et à notre fusion imminente avec Andromède, notre galaxie pourrait exister encore plus longtemps.
Cependant, toutes les galaxies dans ce voisinage de l'Univers finiront par se lier gravitationnellement les unes aux autres et fusionneront en une galaxie elliptique géante. Les astronomes ont vu des exemples de ces sortes de «galaxies fossiles», dont Messier 49 est une bonne - une galaxie elliptique supermassive.
Ces galaxies ont épuisé toutes leurs réserves de gaz formant des étoiles, et il ne reste que les étoiles qui durent plus longtemps. Finalement, sur de longues périodes de temps, ces étoiles clignoteront l'une après l'autre, jusqu'à ce que le tout soit la température de fond de l'Univers.
Après que notre galaxie a fusionné avec Andromède et continue à fusionner avec toutes les autres galaxies proches du groupe local, nous pouvons nous attendre à ce qu'elle subisse également le même sort. Et donc, l'évolution de la galaxie s'est produite sur des milliards d'années, et elle continuera de se produire dans un avenir prévisible.
Nous avons écrit de nombreux articles sur les galaxies pour Space Magazine. Voici ce qu'est la Voie Lactée?, Comment s'est formée la Voie Lactée?, Que se passe-t-il lorsque les galaxies entrent en collision?, Que se passe-t-il lorsque les galaxies meurent?
Si vous souhaitez plus d'informations sur les galaxies, consultez les communiqués de presse de Hubblesite sur les galaxies et la page scientifique de la NASA sur les galaxies.
Nous avons également enregistré un épisode d'Astronomy Cast about galaxies - Episode 97: Galaxies.
Sources:
- Département d'astronomie de l'Université Cornell - Formation et évolution
- Wikipédia - Formation et évolution de la galaxie
- SKA - Comment évoluent les galaxies?
