UNIVERS
Les galaxies et les quasars
L'Univers comporte des milliards de galaxies. Certaines sont des galaxies spirales comme la nôtre, d'autres, généralement moins lumineuses, sont de forme irrégulière. D'autres galaxies, dites elliptiques, sont de structure beaucoup plus simple, en forme d'ellipsoïde, et ne contiennent que peu ou pas de matière interstellaire : elles ont donc terminé leur évolution. Les galaxies lenticulaires, systèmes aplatis comportant des quantités variables de matière interstellaire mais où la formation présente d'étoiles n'est pas évidente, ne sont pas encore bien comprises (fig. 2). Certaines galaxies ont un noyau actif et brillant, qui peut être à l'origine de l'accélération de particules jusqu'à de hautes énergies, formant des jets de part et d'autre de la galaxie. Dans ce cas, le trou noir central que nous avons rencontré dans notre Galaxie a une masse beaucoup plus grande, pouvant atteindre un milliard de fois celle du Soleil ; la matière qui tombe dans ce trou noir voit une grande partie de sa masse convertie en énergie. Un cas extrême est celui des quasars, noyaux tellement brillants que la galaxie qui les entoure devient très difficile à observer.
Les galaxies ne sont pas réparties uniformément, mais dans des groupes ou amas comportant de quelques individus à quelques milliers d'individus, et dont les dimensions peuvent atteindre plusieurs mégaparsecs. Ces amas sont eux-mêmes souvent groupés en superamas, mais il semble que l'Univers soit à peu près vide par ailleurs : les amas et superamas forment les parois d'immenses bulles vides entre ces superamas, à l'exception de quelques nuages de gaz isolés. Les amas de galaxies contiennent, en plus des galaxies, du gaz dont la masse peut être supérieure à la masse totale de celles-ci. Ce gaz est très chaud (plus d'un million de degrés) et rayonne surtout dans le domaine X. Comme il contient des éléments lourds, il a été vraisemblablement éjecté par les étoiles appartenant aux galaxies, à une époque peut-être reculée. Les amas de galaxies contiennent, comme les galaxies spirales et notre Galaxie en particulier, une grande quantité de matière noire, qui forme l'essentiel de leur masse. On peut la mesurer soit en étudiant l'équilibre du gaz très chaud de l'amas, dont la tendance à l'expansion est contrebalancée par la gravité, soit en observant la déflexion gravitationnelle, par la masse de l'amas (effet Einstein), de la lumière de galaxies qui sont situées derrière : ces deux méthodes donnent des résultats concordants.
On a assez récemment réalisé l'importance fondamentale des interactions entre galaxies, favorisées par leur groupement en amas où leurs vitesses d'agitation sont assez grandes. Cela peut fréquemment conduire à la fusion entre galaxies, dont les effets peuvent être spectaculaires, ou au « cannibalisme », les plus grosses galaxies pouvant s'incorporer les petites qu'elles rencontrent. Une grande fraction des galaxies elliptiques pourraient ainsi résulter de la fusion de galaxies spirales.
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Écrit par
- Jean AUDOUZE : directeur de recherche émérite CNRS, Institut d'astrophysique de Paris
- James LEQUEUX : astronome émérite à l'Observatoire de Paris
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