Dans notre précédente discussion sur les galaxies, nous avons brièvement décrit comment nous en sommes venus à décrire les galaxies comme des oasis uniques d’étoiles au milieu du vaste désert cosmique.
Nous allons maintenant entreprendre un périple pour découvrir l’origine et la composition des galaxies et leur diversité, et pour mieux comprendre notre propre galaxie, la « Voie lactée ».
Le Big Bang et les origines des galaxies
Les astronomes estiment qu’il y a plus de 13,7 milliards d’années, toute la masse et l’énergie de notre univers étaient condensées en un point infiniment petit qui a spontanément explosé et causé l’expansion de l’univers.
L’explication de cette explosion, que nous appelons communément « le Big Bang », dépasse le cadre de notre discussion. Il suffit de dire, cependant, qu’il nous a fallu un certain temps pour obtenir ne serait-ce qu’une idée de nos origines cosmiques.
Quelque 380 000 ans après le Big Bang, la température de l’univers s’est suffisamment refroidie pour permettre aux photons de lumière de circuler, créant alors un « écho lumineux », un instantané de l’univers.
L’image ci-dessous, obtenue par le satellite Plank de l’Agence spatiale européenne (ESA), représente cet écho lumineux que l’on appelle le rayonnement cosmologique.
Les régions plus rouges indiquent une plus grande densité de matière dans de cet univers primitif et les régions plus bleues indiquent des vides où il y avait relativement peu de matière.
Alors que l’univers poursuivait son expansion, il continuait également à se refroidir, produisant les premiers atomes qui sont ensuite devenus les toutes premières étoiles.
Les régions présentant les plus fortes concentrations de masse ont produit le plus d’étoiles qui finirent par former les galaxies.
Cependant, si l’univers présente des zones de plus grande concentration et des zones de moins grande concentration de matière, nous devrions en voir la preuve aujourd’hui en observant des amas de galaxies et des vides où il y a peu ou pas de galaxies.
C’est précisément ce que l’on constate dans l’illustration ci-dessous.
Dans l’univers tel que nous l’observons aujourd’hui, nous voyons des zones de forte concentration de galaxies que nous appelons « amas » ou « superamas » et des zones pauvres en matière que nous appelons « vides ».
Les galaxies se présentent sous toutes formes et toutes tailles
Bien que toutes les galaxies soient toutes visiblement composées d’étoiles, de gaz et de poussière, la structure de cette matière peut être très différente (remarque : les galaxies contiennent également d’énormes quantités de matière noire qui n’est pas visible dans la nature).
Dans l’image de la galaxie spirale ci-dessous, remarquez les bras spiraux puissants composés de concentrations d’étoiles, ponctués de lignes de poussière sombres et déchiquetées qui les traversent. Mais sur l’image de la galaxie elliptique, toutes les traces de ces caractéristiques ont disparu.
L’évolution des galaxies, ainsi que les collisions avec des galaxies voisines, peuvent modifier la morphologie d’une galaxie spirale en galaxie elliptique au cours de millions ou de milliards d’années.
- Spirale : M101 (la galaxie du Moulinet). Copyright NASA, ESA, et le Hubble Heritage (STScI/AURA)
- Elliptique : M60. Copyright NASA, ESA, et le Hubble Heritage (STScI/AURA)
- Spirale barrée : NGC 1300. Copyright NASA, ESA, et le Hubble Heritage (STScI/AURA)
- Irrégulière : M82 – Image captée par le télescope de 10 po de l’observatoire Waasa Debaabing (voir loin) du complexe d’observatoires du parc provincial Killarney.
Les galaxies sont orientées dans toutes les directions possibles dans l’espace
Cela signifie que nous pouvons observer les galaxies sous différents angles et tirer des enseignements de ces observations variées.
La vue ci-dessous montre une galaxie spirale souvent observée, connue sous le nom de galaxie de l’Aiguille ou NGC 4565. Ce qui rend cette galaxie spirale si intéressante, c’est que nous l’observons quasiment de côté. Ainsi, plutôt que de la voir d’en haut et d’observer la belle structure en spirale (comme dans l’image de M101 ci-dessus), nous la voyons de profil.
Un plan rapproché de la même galaxie capté par le télescope spatial Hubble révèle l’incroyable quantité de poussière qui assombrit une grande partie des étoiles de fond, ainsi que le halo qui entoure le noyau de la galaxie.
Sur cette image, nous apercevons la structure de la galaxie vue de l’extérieur vers l’intérieur.
Il est intéressant de noter que la vue ci-dessus peut sembler familière à certains lecteurs, car elle est relativement similaire à une autre image de la Voie lactée, vue de la Terre vers l’extérieur. En savoir plus sur La Voie lactée, notre galaxie.
A quoi ressemble notre galaxie la Voie lactée vue de l’extérieur?
Tout comme le citoyen moyen souhaite voir son quartier d’en haut, les astronomes aspirent depuis longtemps à pouvoir observer notre galaxie de l’extérieur vers l’intérieur.
La difficulté de réaliser l’arpentage d’un quartier implique une mesure minutieuse des distances et des hauteurs, et fait souvent appel à des points de repère établis. De la même façon, pour cartographier la structure de notre propre galaxie, la Voie lactée, il faut mesurer les distances dans différentes longueurs d’onde électromagnétique et noter des repères : étoiles brillantes, amas globulaires et autres caractéristiques uniques.
En l’état actuel de nos connaissances, nous pensons que notre galaxie, la Voie lactée, est une galaxie spirale barrée qui ressemble à l’image ci-dessous à gauche.
On estime que le diamètre de notre galaxie oscille entre 150 000 et 200 000 années-lumière (jusqu’à 100 000 années-lumière selon les estimations précédentes) et que son épaisseur est d’environ 2 000 années-lumière.
À droite, nous voyons une image d’une galaxie distincte connue sous le nom de UGC 12158, qui semble être une imitation fidèle de notre propre galaxie. Nous avons donc peut-être un jumeau cosmique né dans une région différente de l’univers, dont l’étude n’en est pas moins fascinante!
Où allons-nous après?
Nous avons appris que les galaxies ont tendance à se rassembler en amas.
Nous faisons partie d’un tel amas de galaxies, connu sous le nom de « Groupe local », qui comprend la Voie lactée, la galaxie d’Andromède (M31), la galaxie du Triangle (M33) et une vingtaine d’autres galaxies plus petites.
Nous pensons maintenant que la Voie lactée et la galaxie d’Andromède sont de dimension et de masse assez semblables et que, dans environ 3,75 milliards d’années, ces deux galaxies pourraient entrer en collision.
Dans la vidéo ci-dessous, vous pouvez voir la Voie lactée, rejointe par la galaxie d’Andromède ainsi que la galaxie du Triangle – beaucoup plus petite.
Il est improbable que la collision influe directement sur notre système solaire, car la distance entre les étoiles – même lors d’une collision – est si grande qu’elles passeraient vraisemblablement l’une à côté de l’autre.
Toutefois, avec le temps, les deux galaxies vont très probablement fusionner en une seule galaxie ressemblant de plus en plus à une galaxie elliptique.
Nos origines cosmiques
Notre compréhension des galaxies a successivement mené à une révolution et à une évolution spectaculaire de notre conception de la place que nous occupons dans l’univers.
Il y a des milliers d’années, les grands esprits de l’époque ont déterminé – d’après leurs observations extrêmement limitées – que l’humanité se trouvait au centre du système solaire. Cette notion a été annihilée par les idées de Kepler et Galilée.
Il y a des centaines d’années, les scientifiques croyaient que nous étions au centre de notre galaxie. Mais cette croyance a également été abandonnée au profit d’idées fondées sur des observations et des théories encore meilleures.
Aujourd’hui, en 2021, nous avons l’impression d’avoir beaucoup progressé et, en effet, notre compréhension de l’univers a fait d’énormes bonds en avant, même au cours des 40 dernières années!
Mais croire que l’ère des découvertes touche à sa fin, c’est faire preuve d’autant d’ignorance que les anciens qui croyaient fermement que les planètes et le soleil tournaient autour de la Terre et, de même, qu’il n’y avait plus rien à découvrir.
S’aventurer dans la nuit dans nos glorieux parcs provinciaux nous donne l’occasion de renouer avec les étoiles et, grâce à notre meilleure compréhension, de réfléchir à la nature de l’univers.
Nous devons à nos enfants et aux enfants de nos enfants de protéger ces environnements naturels qui nous offrent des vues vraiment sombres des étoiles afin qu’ils puissent eux aussi réfléchir à l’univers et, peut-être, grandir pour faire de nouvelles découvertes qui changeront à jamais la perception de l’humanité.
Les trois réserves de ciel étoilé de Parcs Ontario :
Nous comptons sur chacun pour faire sa part afin d’arrêter la propagation de la COVID-19 en suivant les conseils des responsables de la santé publique. Ne visitez que les parcs provinciaux ou les réserves de conservation près de chez vous pour une fréquentation diurne, et évitez de voyager à l’extérieur de votre région.