Les astronomes estiment qu’il existe environ 200 milliards de galaxies dans l’univers observable. Mais quand nous voyons d'autres types de galaxies représentés dans les films de science-fiction, ils ont tendance à avoir la même forme de base que les nôtres. Ce serait un exemple de nos préjugés centrés sur l’humain. Bien que beaucoup d'entre eux ressemblent à la Voie lactée, d'autres se présentent sous des formes très différentes.
Vous avez probablement vu des illustrations de notre galaxie natale accrochées aux murs d’innombrables salles de classe de sciences. Mais nous parions que vous ne saviez pas que ces affiches sont proportionnellement plus épaisses qu'un élément clé de la galaxie elle-même.
C'est exact. Comme un œuf au plat, la Voie lactée est constituée d'un renflement central entouré d'un disque plat et fin. Et quand nous disons « mince », nous entendons incroyablement mince. Comme le souligne la physicienne et correspondante de Forbes, Jillian Scudder, le « disque » de la Voie lactée mesure environ 100 000 années-lumière de long mais ne mesure qu'environ 0,6 année-lumière de haut. Cela signifie que, proportionnellement, il est 30 fois plus fin qu'une feuille de papier d'imprimante classique.
Mais nous prenons de l'avance. Avant d'en apprendre davantage sur ce qui rend la Voie lactée unique, prenons du recul et parlons de ce que toutes les galaxies ont en commun.
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Les galaxies sont des systèmes complexes maintenus ensemble par la gravité. Ils sont constitués de gaz, de poussières stellaires et de millions, parfois même de milliards, d'étoiles, accompagnées de leurs propres planètes et ceintures d'astéroïdes.
Parmi les plus de 200 milliards de galaxies, beaucoup ont une forme en spirale (comme la Voie lactée). Il existe quelques autres types de galaxies, notamment les galaxies irrégulières, les galaxies elliptiques et les galaxies lenticulaires. Les galaxies naines, qui sont plus petites et comptent moins d'étoiles que les galaxies spirales et elliptiques, se présentent sous différentes formes et tailles.
Chaque galaxie a une histoire unique à raconter. L'histoire de chacun est évidente dans sa forme. Les scientifiques divisent les galaxies en une poignée de catégories basées sur leur apparence. La Voie Lactée est ce qu'on appelle une galaxie spirale, ce qui signifie qu'elle ressemble à un disque large et aplati avec un léger renflement dépassant vers l'extérieur en son centre.
Cet arrangement est le produit de la vitesse de rotation, du temps et de la gravité. Pour en savoir plus, nous avons discuté avec l'astrophysicien Raja GuhaThakurta, Ph.D., professeur à l'Université de Californie à Santa Cruz et autorité dans l'étude de l'évolution des galaxies. C'est un domaine qui invite à beaucoup de débats.
"La physique de la formation de ces choses n'est pas complètement connue ni établie", explique GuhaThakurta. Néanmoins, il est largement admis que la plupart des galaxies spirales commencent leur vie sous la forme de nuages de gaz et de poussière en rotation. La vitesse à laquelle ils tournent compte beaucoup. Selon GuhaThakurta, les nuages massifs en rotation rapide sont plus susceptibles de devenir des galaxies spirales.
La gravité tente d’attirer ces corps amorphes en rotation vers des plans aplatis. Au fil du temps, les nuages se contractent en raison de la gravité et de la perte d’énergie due au frottement. Et grâce à un principe appelé conservation du moment cinétique, lorsqu'un objet en rotation se contracte, il tourne plus rapidement.
Vous pouvez voir cela en action à votre patinoire locale. Les patineurs expérimentés savent augmenter leur vitesse de rotation en tirant leurs bras vers l'intérieur.
Ainsi, tout comme une goutte de pâte à pizza en rotation, les galaxies spirales se forment lorsque des nuages informes de gaz/poussière s’aplatissent à grande vitesse. Les mêmes forces physiques affectent également l'apparence des « bras » pointus que l'on peut voir autour des bords de ces galaxies.
"Les types de bras spiraux sont presque certainement liés au taux de rotation", explique GuhaThakurta. Les systèmes à rotation rapide ont tendance à avoir un anneau de petits bras serrés. En revanche, ceux qui se déplacent plus lentement en ont des plus longs et lâchement enroulés.
Pour comprendre pourquoi, GuhaThakurta recommande de tenter une petite expérience maison :"Imaginez en remuant votre café. Mettez une cuillerée de crème ailleurs qu'au centre. Vous remarquerez que la crème formera un motif en spirale", dit-il. Ensuite, remuez l'infusion avec une cuillère. Si vous le faites rapidement, les bras du motif deviendront plus petits et plus serrés.
Bon, il est temps de faire un petit récapitulatif. Jusqu'à présent, nous avons parlé de la manière dont les galaxies spirales se développent et de la manière dont la rotation façonne leurs bras. Mais quel est le problème avec ces renflements dont nous avons parlé plus tôt ? Au centre des galaxies spirales, vous trouverez un amas d'étoiles très anciennes tournant autour d'un point central. C'est le renflement.
Alors que les étoiles dans le disque se déplacent dans un plan horizontal ordonné, les étoiles qui composent le renflement agissent comme des abeilles grouillant de manière erratique autour d’une ruche. Les astronomes tentent encore de comprendre comment se forment ces renflements. Certains pensent qu'ils se développent avant le reste d'une galaxie spirale, tandis que d'autres pensent que l'inverse est vrai.
Imaginez maintenant une galaxie toute bombée. Cette chose serait sans disque et ressemblerait soit à une sphère géante et arrondie, soit à un énorme ballon de football américain. À l’intérieur, ses étoiles tourneraient autour du point central de la galaxie dans toutes les directions. Félicitations, vous venez d'imaginer une galaxie elliptique.
Il est important de noter que certaines galaxies ne sont ni spirales ni elliptiques. Les galaxies dites irrégulières n'ont pas de renflements et peuvent se présenter sous une grande variété de formes.
Les scientifiques ont observé certaines fusions galactiques actuellement en cours. Peut-être qu'un jour, ils ressembleront à de jolis vélos elliptiques bien arrondis, mais pour le moment, ces syndicats en développement semblent désorganisés et déformés.
Il existe également quelques exemples documentés de grandes galaxies spirales cannibalisant des galaxies plus petites trop proches, la victime étant lentement dévorée petit à petit. Les experts prévoient que notre propre Voie Lactée finira par entrer en collision avec la galaxie voisine d'Andromède, un processus qui reconstituera ces deux galaxies spirales en une seule galaxie elliptique.
Le processus devrait commencer dans environ 3 milliards d’années et se terminer dans 4 milliards d’années supplémentaires. De toute évidence, ce n’est pas quelque chose qu’aucun d’entre nous ne pourra vivre. Quoi qu’il en soit, les scientifiques ont déjà trouvé un nom pour cette future galaxie elliptique :ils l’appellent « Milkomeda ». Tout le monde aime un bon portemanteau.
Une galaxie spirale, comme notre propre galaxie, possède un renflement central et des bras en spirale vers l’extérieur. Les étoiles, le gaz et la poussière composent ces bras et créent une apparence distinctive ressemblant à un moulinet. Étant donné que les galaxies spirales se présentent sous différentes tailles et formes, certaines ont des bras spiraux plus étroitement enroulés et d'autres ont des bras plus lâches.
La plupart des galaxies sont des galaxies spirales, et dans cette catégorie, les galaxies spirales barrées constituent le sous-type le plus récurrent. Une galaxie spirale barrée présente une structure centrale en forme de barre composée d'étoiles, de gaz et de poussière et s'étendant à partir du noyau galactique. Les scientifiques émettent l'hypothèse que la barre signale qu'une galaxie est pleinement mature.
Une galaxie elliptique – de forme lisse, ellipsoïdale ou sphérique – ne possède pas de caractéristiques bien définies, telles que des bras ou des disques. Composées d’étoiles plus anciennes, elles contiennent généralement relativement peu de gaz et de poussières interstellaires. Les chercheurs pensent qu'une galaxie elliptique pourrait être le résultat de collisions de galaxies.
Les galaxies elliptiques géantes, un sous-type de galaxie elliptique, comptent parmi les galaxies les plus grandes et les plus brillantes et se trouvent souvent au centre d'un amas de galaxies, un ensemble de galaxies liées par leur attraction gravitationnelle mutuelle.
Mélange de galaxies spirales et elliptiques, les galaxies lenticulaires ont un renflement central, des étoiles plus anciennes et une structure plate en forme de disque. Ils n'ont pas de bras spiraux bien définis. Certaines théories postulent que ces galaxies n’ont pas de bras parce qu’elles se sont depuis fanées. Une autre théorie dit que les galaxies lenticulaires se sont formées à partir de la fusion de galaxies spirales.
Comme son nom l’indique, une galaxie irrégulière n’a pas de forme ou de structure symétrique bien définie. Cette forme pourrait être due à des collisions de galaxies ou à l'attraction gravitationnelle d'une autre galaxie. Ils n’ont pas de motif spécifique d’étoiles, de gaz et de poussière. Ils peuvent avoir un mélange de vieilles et de jeunes stars.
Cet article a été mis à jour en collaboration avec la technologie de l'IA, puis vérifié et édité par un éditeur HowStuffWorks.
Maintenant, c'est intéressant
Le mot « galaxie » dérive du mot grec « gala », qui signifie « lait » – comme dans « voie lactée ». La nôtre possède une bande lumineuse d’étoiles clairement visible dans le ciel nocturne. Pour les anciens astronomes, cela ressemblait à une bande de lait renversé.
