GALAXIES ELLIPTIQUES: FORMATION, CARACTÉRISTIQUES, TYPES, EXEMPLES - ARTE - 2025

Les galaxies elliptiques sont des objets astronomiques ellipsoïdaux. À l'intérieur, ces galaxies abritent des millions d'étoiles, de planètes, du gaz, de la poussière et une matière noire abondante, tous liés grâce à la force de gravité.

Ils n'ont pas de structure évidente et leur luminosité est assez uniforme, car les étoiles sont régulièrement réparties vers les bords, où la lumière se diffuse en douceur sous la forme d'un halo très faible.

Figure 1. La brillante galaxie elliptique NGC 3610 dans la constellation Ursa Major, vue par le télescope Hubble. Source: Wikimedia Commons.

Formation et évolution

Les astrophysiciens ont d'abord pensé qu'un grand effondrement était ce qui a donné naissance à une galaxie elliptique, qui a donné lieu à une formation d'étoiles intense qui a finalement cessé. Cette hypothèse est étayée par le fait que la population stellaire de ces galaxies est plus ancienne que celle des autres types.

D'autre part, dans les galaxies elliptiques, il y a très peu de gaz et de poussière, ce que l'on appelle la matière interstellaire, qui est précisément la matière première nécessaire à la formation de nouvelles étoiles.

Mais les observations actuelles confirment que malgré leur stabilité apparente, les galaxies ne sont pas statiques. La force de gravité les amène à interagir activement les uns avec les autres chaque fois que l'occasion se présente.

Pour cette raison, l'hypothèse prévaut actuellement que les galaxies elliptiques ont des origines diverses et que les galaxies d'autres formes sont susceptibles de devenir elliptiques avec le temps.

L'attraction gravitationnelle peut provoquer des collisions qui produisent une fusion éventuelle. Des événements d'une telle ampleur ne sont pas rares, car la gravité ouvre les portes à cette possibilité. De plus, les galaxies elliptiques se trouvent souvent au milieu d'amas galactiques, où il est possible de piéger du matériel et de fusionner avec d'autres galaxies.

Figure 2. Ces deux galaxies qui fusionnent sont connues sous le nom de «Les souris». Ils sont dans la constellation Coma Bérénice. Source: Wikimedia Commons.NASA, H.Ford (JHU), G.Illingworth (UCSC / LO), M.Clampin (STScI), G.Hartig (STScI), l'équipe scientifique de l'ACS et l'ESA

Ceci est confirmé par le fait que de jeunes étoiles bleues ont été détectées à l'intérieur de certaines galaxies elliptiques - galaxies naines bleues - montrant qu'elles ne sont pas complètement dépourvues de matière interstellaire.

Il a également été suggéré que lorsque les galaxies spirales utilisent leur matière première, elles évoluent vers une forme lenticulaire, c'est-à-dire une forme de disque sans bras en spirale. Des collisions successives avec d'autres galaxies entraîneraient la perte du disque et la transformation en ellipsoïde.

Caractéristiques générales

Pour obtenir une approximation des dimensions de l'univers, les unités de distance couramment utilisées sur Terre ne sont pas appropriées. En astronomie, l'année-lumière, le parsec (pc) et le kiloparsec (kpc) sont d'usage courant:

1 kpc = 1000 pc = 3300 années-lumière

Dans la mesure de la masse d'objets aussi énormes que les galaxies, l'unité appelée masse solaire est utilisée, qui est notée M☉ équivalent à 2 x 10 ^ 30 kg.

En ce qui concerne les caractéristiques générales des galaxies elliptiques, il est clair que la plus distinctive est leur forme, allant de ellipsoïdes presque sphériques à très aplatis.

Comme expliqué au début, les galaxies elliptiques sont très peu structurées. Ils ont une distribution assez régulière de forme ellipsoïdale et sont entourés d'un léger halo lumineux, plus ou moins étendu. Il leur manque un disque ou une autre structure qui se démarque remarquablement.

Ils peuvent avoir des galaxies satellites, des galaxies beaucoup plus petites qui sont sous leur dominance gravitationnelle, bien que cela ne soit pas unique aux galaxies elliptiques, car notre Voie lactée, une galaxie spirale barrée, a les nuages ​​de Magellan comme satellites.

Certains ont également des amas d'étoiles globulaires, qui peuvent être confondus avec des galaxies naines elliptiques. En termes de cinématique, les étoiles qui composent une galaxie elliptique suivent souvent des trajectoires compliquées et le moment cinématique de la galaxie serait de faible magnitude.

Masse et dimensions

Il y a beaucoup de variabilité en termes de taille. Parce qu'ils ont peu de gaz interstellaire et de poussière, la masse d'une galaxie elliptique est une masse stellaire. Le nombre d'étoiles peut varier de quelques millions d'étoiles à un million de millions d'étoiles.

Les estimations à ce jour montrent des diamètres de 1 à 200 kpc et, dans des cas exceptionnels, de 1 mégaparsec - environ 3 millions d'années-lumière.

Normalement, la masse est de l'ordre de 10 ^ 6-10 ^ 13 M☉. Les petites galaxies elliptiques, également appelées galaxies naines, sont abondantes à proximité de notre galaxie Voie lactée.

A l'autre extrême se trouvent les galaxies elliptiques géantes, d'une luminosité extraordinaire. En fait, cette classe possède les plus grandes galaxies connues, qui sont généralement au centre des amas de galaxies, de sorte qu'elles doivent très probablement leur immense taille à la fusion avec les galaxies voisines.

Les types

L'astronome Edwin Hubble a classé les galaxies en fonction de leur forme et a établi cinq modèles de base. Sa classification comprend: spirales elliptiques, lenticulaires, spirales, barrées et irrégulières. La plupart des galaxies, environ 90% sont elliptiques ou spirales.

Hubble a placé les galaxies elliptiques au début de son schéma de classification, les qualifiant de "galaxies de type précoce" parce qu'il croyait que plus tard, elles ont évolué vers d'autres formes.

Si a est le demi-grand axe et b le demi-petit axe de l'ellipse, l'ellipticité e est donnée par:

E = 1 - b / a

E est une mesure indicative de l'aplatissement de l'ellipse, par exemple si a et b sont très proches, le quotient b / a est d'environ 1 et l'ellipticité est de zéro, ce qui donne une galaxie sphérique.

La valeur la plus élevée acceptée pour E est 3 et dans la classification de Hubble, la première place à gauche est occupée par les galaxies sphériques, notées E0, suivies des types intermédiaires E1, E2,… jusqu'à atteindre EN, où N = 10 (1-b / a).

Les plus plats qui sont connus atteignent jusqu'à E7, car au-dessus de cette valeur la structure de la galaxie est perdue.

Hubble lui-même a modifié sa classification d'origine à mesure que de plus amples informations arrivaient. D'autres astrophysiciens ont également inclus de nouvelles fonctionnalités en plus de la simple forme ellipsoïdale. Pour cela, d'autres lettres ont été utilisées, ainsi que des lettres minuscules.

Galaxies elliptiques carrées (boxy) et discoïdales (disky)

En dehors de la séquence de Hubble, Ralf Bender et ses collaborateurs ont proposé en 1988 deux nouveaux termes pour classer les galaxies elliptiques, qui prennent non seulement en compte la forme, mais aussi d'autres caractéristiques très importantes.

De cette façon, ils ont été regroupés en "boxy" et "disky", qui sont respectivement traduits en carré et discoïdal. Cette classification a été faite en tenant compte des lignes isophotiques, qui joignent des points de même luminosité sur la surface galactique.

Fait intéressant, ces lignes ne suivent pas une forme elliptique. Dans certaines galaxies, elles ont tendance à être plutôt rectangulaires et dans d'autres elles prennent la forme d'un disque, d'où le nom.

Les carrés ont une plus grande luminosité, sont plus grands et plus actifs, dans le sens où ils ont des sources radio, ainsi que des rayons X. Les discoïdes sont plus calmes sous cet aspect et leur luminosité est plus faible.

Ainsi, même ayant la même classification dans la séquence de Hubble, deux galaxies elliptiques peuvent avoir des caractéristiques différentes si l'une d'elles est carrée ou carrée et l'autre est disky ou discoïdale. Celles-ci auraient tendance à avoir une rotation plus élevée, tandis que la boîte pourrait être le résultat de nombreuses fusions et interactions galactiques.

Galaxies elliptiques de type cD

Ce sont des galaxies elliptiques si colossales qu'il est impossible de les manquer quand il s'agit du sujet. Ils peuvent mesurer 1 méga-parsec de large et se trouvent au milieu d'amas galactiques.

Leur taille est probablement due au fait qu'elles sont le résultat de la fusion de plusieurs galaxies: entre 10 ¹³ et 10 ¹⁴ M☉. Ils ont un noyau central très brillant et abritent des centaines de milliers d'amas globulaires. De plus, on suppose qu'ils contiennent une grande quantité de matière noire, nécessaire pour expliquer qu'elle reste cohésive.

Figure 3. Comparaison des galaxies dans lesquelles se détache la colossale galaxie elliptique IC 1101. Source: Wikimedia Commons.

Le plus grand de tous à ce jour est IC 1101 dans l'amas Abell 2029, dans la constellation de la Vierge. Il a été découvert par William Herschel en 1790 et un diamètre maximum de 6 millions d'années-lumière est estimé.

Comme son noyau est extrêmement actif, il ne semble pas probable qu'il héberge des formes de vie, ou du moins pas comme nous le connaissons sur Terre.

Exemples

Les galaxies elliptiques se trouvent généralement au milieu d'amas de galaxies, qui sont des associations de galaxies plus ou moins grandes. Dans la constellation de la Vierge et dans le Coma Bérénice, il y a des groupes notables.

La plupart des galaxies étant si éloignées, il est assez difficile pour l'œil de les identifier, mais à l'aide de télescopes ou même de jumelles de bonne qualité, il est possible de distinguer les galaxies de tous types.

Sur le net, il existe de nombreuses cartes, ainsi que des applications pour découvrir des objets astronomiques. Les galaxies n'ont généralement pas de noms propres, à quelques exceptions près comme la Voie lactée, Andromède, la galaxie Whirlpool ou Whirlpool et la galaxie Sombrero.

La plupart sont désignés par un code de catalogue: le catalogue Messier (M), le NGC ou New General Catalog, et le IC Index Catalog, pour son acronyme en anglais.

Galaxy M87

L'objet stellaire connu sous le nom de M87 (ou NGC 4486) appartient à l'amas de galaxies de la constellation de la Vierge. Elle fait partie des galaxies elliptiques les plus proches de la Terre, à environ 53 millions d'années-lumière, et est du type carré décrit dans la section précédente. Il possède un noyau très actif en termes de radiofréquence et d'émission de plasma.

C'est environ deux fois la masse de notre Voie lactée, matière noire non comprise. Si cela pouvait être détecté, le M87 se révélerait environ 200 fois plus massif que la Voie lactée. Quelque 12 000 amas globulaires ont été identifiés dans M87.

Figure 4. Galaxie elliptique M87 vue avec le télescope Hubble. Source: Wikimedia Commons.

M87 émet un jet de matière d'environ 5000 années-lumière, qui proviendrait d'un trou noir colossal entouré de matière chaude qui n'est pas exactement au centre.

Galaxy M32

Il s'agit d'une galaxie elliptique naine qui accompagne Andromède, dans la constellation du même nom. Parce qu'il est très compact et tourne autour d'un objet très massif, certains experts suggèrent qu'il s'agit du noyau d'une ancienne galaxie démembrée par un effondrement gravitationnel.

Figure 5. La figure montre la galaxie spirale d'Andromède et la petite galaxie elliptique M32 est le petit point à gauche du centre. Source: Wikimedia Commons. Torben Hansen

Il est possible que dans les temps anciens, il soit entré en collision avec Andromède elle-même, et dans les images, vous pouvez voir comment les étoiles extérieures de M32 sont inexorablement attirées vers leur plus grande voisine.

Références

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