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Faut-il revoir la classification des galaxies elliptiques ?

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Les galaxies sont généralement classées en trois grands types. D'après les astronomes du projet Atlas3D, la séparation entre galaxies elliptiques et spirales n'est parfois pas aussi tranchée qu'on ne le croyait. Il faudra probablement revoir la théorie de l'évolution des galaxies.

La galaxie elliptique M 87. © Canada-France-Hawaii Telescope, J.-C. Cuillandre (CFHT), Coelum
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Voilà moins d'un siècle que l'on est sûr que des objets comme la galaxie d'Andromède ou M 87 sont bien des concentrations d'étoiles similaires à la Voie lactée, mais n'en faisant pas partie. Confirmant les intuitions de Thomas Wright et Emmanuel Kant, cette découverte a été faite par Edwin Hubble au début des années 1920. Plus tard, l'astronome et cosmologiste donna même une classification des galaxies, censée représenter un schéma évolutif. La séquence de Hubble n'est plus considérée comme telle aujourd'hui mais on continue à présenter la classification morphologique des galaxies qu'elle constitue.

Elle comporte trois grands types. Il y a les spirales, contenant d'importantes quantités de gaz et de poussières, avec un disque où l'on trouve de jeunes étoiles et un bulbe plus ou moins important contenant des vielles étoiles. Viennent ensuite les elliptiques, principalement constituées de vieilles étoiles et pauvres en gaz et poussières, qui ont une structure sphéroïdale. Et enfin les irrégulières, de plus petite taille et riches en jeunes étoiles.


Le projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine. © Groupe ECP, www.dubigbangauvivant.com/YouTube

On pense que les elliptiques résultent de la fusion de plusieurs galaxies spirales suite à des collisions entre galaxies. Il s'agirait donc d'un état avancé de l'évolution des galaxies, évolution qui a commencé par la formation de galaxies naines. Pendant les premiers milliards d'années de l'univers observable, les interactions gravitationnelles et les collisions entre ces galaxies naines étaient importantes, donnant lieu à la formation de galaxies irrégulières et de grandes galaxies par fusion.

Lors des collisions avec fusion, des flambées d'étoiles se produisaient, consommant le gaz interstellaire présent. Dans cette logique, on comprend bien que les galaxies les plus évoluées soient aussi les plus pauvres en gaz et poussières, comportant le plus de vieilles étoiles. Ce serait donc bien les elliptiques. Elles forment environ 20 % des galaxies observées contre 77 % pour les spirales.

Une nouvelle séquence d'évolution galactique

Toutefois, si l'on en croit un article publié par les membres de l'Atlas3D Project et que l'on peut trouver en lien ci-dessous, les choses ne sont pas aussi simples. En utilisant le spectrographe Sauron équipant le télescope William Hershel de 4,2 mètres situé dans les îles Canaries, l'équipe internationale d'astronomes a en effet montré que plusieurs des galaxies que l'on croyait faire nettement partie des elliptiques possédaient aussi des caractéristiques de spirales. En fait, dans beaucoup de cas, ces elliptiques seraient des galaxies en forme de disque que l'on ne verrait pas par la tranche, donnant l'illusion d'une forme sphéroïdale.

Comparaison entre le système de classification en diapason classique (à gauche) de Hubble et le diagramme (à droite) proposé par l'équipe Atlas3D. On peut y voir les rotateurs lents (slow rotators), les vraies galaxies elliptiques. © UO/Cappellari

Pour le découvrir, les chercheurs sont parvenus à mieux mesurer les caractéristiques des vitesses des étoiles dans les elliptiques supposées. Dans le cas d'authentiques galaxies elliptiques, les vitesses de rotation autour du centre de gravité sont faibles. Les observations ont révélé que 66 % des galaxies observées dans le cadre de la campagne de l'Atlas3D doivent en réalité être plutôt considérées comme des disques d'étoiles. Les autres, qualifiées de « rotateurs lents », seraient en revanche des vraies galaxies elliptiques.

L'un des auteurs de cette découverte, Michele Cappellari, de l'Université d'Oxford, n'hésite pas à parler de cette découverte en ces termes : « C'est un moment passionnant. Après quatre années de travail, nous avons la dernière pièce du puzzle qui nous permet de dire que les manuels utilisés pour enseigner l'astronomie depuis plus de soixante-dix ans ont maintenant besoin d'être révisés ».

Ces observations d'Atlas3D suggèrent en effet une toute nouvelle séquence d'évolution, où la frontière entre galaxies spirales et elliptiques est moins tranchée qu'on ne le pensait.

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