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LES GALAXIES

LES GALAXIES. Plan du cours:. Bref historique Classification, propriétés physiques Notre galaxie, le groupe local, les amas et les superamas Formation et évolution Calcul de distances et de masses Galaxies spirales Galaxies de Seyfert, Quasars. Rappels (1): distances.

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  1. LES GALAXIES

  2. Plan du cours: • Bref historique • Classification, propriétés physiques • Notre galaxie, le groupe local, les amas et les superamas • Formation et évolution • Calcul de distances et de masses • Galaxies spirales • Galaxies de Seyfert, Quasars

  3. Rappels (1): distances • Année-lumière (a-l): distance parcourue par la lumière en un an 1 a-l = 9,46.1012 km • Parsec (pc): distance à laquelle on observe la longueur Terre – Soleil sous un angle de 1’’ 1 pc = 3,26 a-l

  4. Rappels (2): magnitudes • Magnitude apparente m: m = -2,5 log E + cste • Pour 2 étoiles A et B: mA – mB = 2,5 log EB/EA • Magnitude absolue M = magnitude apparente d’un astre observé à une distance de 10 pc: m – M = 5 log d – 5 avec d en parsecs

  5. Rappels (3): catalogues • Messier (M): fin XVIIIème siècle. 110 objets dont 40 galaxies • New General Catalogue (NGC): fin XIXème siècle. 7840 objets • Abell: années 50, amas de galaxies

  6. Historique

  7. Historique (1) • Avant le XVIIème siècle: toutes les étoiles sont à la même distance • 1610: Galilée constate que la Voie Lactée est composée d’une multitude d’étoiles • Fin XVIIIème et XIXème siècle: nombreux objets flous découverts et catalogués • 1800: W. Herschel se représente la Voie Lactée comme un disque aplati avec le Soleil au centre

  8. Historique (2) • 1850: Lord Rosse découvre la structure spirale de certaines nébuleuses

  9. Historique (3) • 1915: H. Shapley constate que le Soleil est situé à 30000 années- lumière (a-l) du centre de notre galaxie • 1925: E. Hubble calcule la distance de la galaxie d’Andromède • XXème siècle: découverte des groupes, amas, superamas, quasars

  10. ClassificationPropriétés physiques

  11. Classification (1) • Les galaxies observables se répartissent en 3 catégories: • Elliptiques (30%) • Spirales, barrées ou non (67%) • Irrégulières (3%) • Ces catégories sont schématisées sur le diagramme de Hubble en forme de diapason

  12. Classification (2) Diagramme de Hubble (1926)

  13. Classification (3) • Les galaxies elliptiques (30%): • plus ou moins aplaties • Exemples: satellites de la galaxie d’Andromède • Classées de E0 (sphériques) à E7 (très aplaties) b EN avec N = 10 * (a-b) / a a

  14. M32

  15. Classification (4) • Les galaxies spirales (67%): • Systèmes plats autour d’un bulbe, ou noyau • Etoiles et gaz concentrés dans les bras spiraux • Exemples: notre galaxie, la galaxie d’Andromède • Barre dans plus de la moitié de ces galaxies • Bras spiraux plus ou moins marqués

  16. M74

  17. Classification (5) • Classées de Sa, ou SBa (noyau important, bras très enroulés autour) à Sc, ou SBc (petit noyau, bras moins enroulés) • Galaxies lenticulaires SO: catégorie intermédiaire entre elliptiques et spirales, disque avec gaz et poussières mais sans bras spiraux

  18. NGC 2841

  19. Classification (6) • Irrégulières (3%): • Beaucoup moins fréquentes • Forme mal définie • Exemple: nuages de Magellan

  20. NGC 1365

  21. M87

  22. M82

  23. Galaxies vues par la tranche

  24. Propriétés physiques (1) • Ensemble d’étoiles, de gaz et de poussières dont la cohésion est assurée par la gravitation • Diamètre moyen: de 30 000 à 150 000 a-l • Nombre d’étoiles: entre 10 millions et 10 000 milliards • Masse de gaz: de 0 à 30% de la masse totale

  25. Propriétés physiques (2) Répartition des galaxies selon leur couleur et la présence de gaz

  26. Propriétés physiques (3) • La classification en 3 catégories a une signification physique: • Elliptiques: étoiles vieilles, pas de poussière, peu de gaz, couleur rouge, très présentes dans les amas. Souvent petites et de faible luminosité. • Spirales, de Sa à Sc: de plus en plus d’étoiles jeunes, de gaz et de poussière distribués le long des bras spiraux

  27. Propriétés physiques (4) • Mouvement des étoiles circulaire dans une galaxie spirale, plus chaotique dans une elliptique • Irrégulières: très riches en étoiles jeunes, environ 30% de leur masse sous forme de gaz, couleur bleue

  28. Notre galaxie, le groupe local,les amas et les superamas

  29. Notre galaxie (1) • Spirale barrée? • Diamètre = 100 000 a-l, épaisseur = 1000 a-l • 200 milliards d’étoiles, multiples pour la plupart, parfois réparties en amas d’une 100aine de membres • Masse = 150 milliards de masses solaires • Face cachée de l’autre côté du bulbe

  30. Notre galaxie (2) • Soleil situé à 26 000 a-l du centre. Il met 250 millions d’années pour accomplir une orbite circulaire à la vitesse de 200 km/s • Trou noir probable au centre • Contient aussi du gaz et des poussières • Entourée d’amas globulaires d’environ 1000 à 100 000 vieilles étoiles

  31. Notre galaxie (3)

  32. Notre galaxie (4)

  33. Notre galaxie (5) • Dans le domaine invisible: • Ondes radio: hydrogène neutre, raie à 21cm • Infrarouge: poussières, grosses molécules du milieu interstellaire, étoiles froides • Ultraviolet, rayons X: gaz chaud, étoiles chaudes, trous noirs • Gamma: restes de supernovae

  34. Notre galaxie (6) La Voie Lactée dans différentes longueurs d’onde

  35. Le groupe local (1) • Environ 30 galaxies réparties dans une sphère de 5 millions d’a-l de diamètre • Dominé par la galaxie d’Andromède: 50% plus grande, 400 milliards d’étoiles soit 2 fois plus que notre galaxie, à 2 millions d’a-l de nous • 3ème galaxie spirale: Triangle • Autres galaxies: elliptiques ou irrégulières, les plus petites ne contiennent que 10 millions d’étoiles

  36. Galaxie d’Andromède

  37. Galaxie du Triangle

  38. Grand Nuage de Magellan

  39. NGC 6822

  40. Le groupe local (2)

  41. Amas, superamas (1) • Aucune galaxie détectée entre 5 et 8 millions d’a-l • Amas de la Vierge: à 50 millions d’a-l, environ 2500 galaxies dans un diamètre de 10 millions d’a-l • Amas bordé de groupes: groupe des Chiens de Chasse, de la Grande Ourse etc.

  42. Amas de la Vierge

  43. Amas, superamas (2) Le superamas local

  44. Amas, superamas (3) • Superamas: diamètre d’environ 100 millions d’a-l • Autres superamas proches: Persée-Poissons à 250 millions d’a-l, Coma à 350 millions d’a-l etc. • Elliptiques supergéantes (10 000 milliards d’étoiles) au centre des superamas • Spirales en périphérie

  45. Superamas Persée-Poissons

  46. Superamas de Coma

  47. Abell 2151

  48. Amas, superamas (4) • Superamas répartis le long de filaments • Grandes structures presque vides à l’intérieur • Analogie: répartition de matière dans de la mousse

  49. Amas, superamas (5) Répartition des galaxies à grande échelle

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