Une équipe internationale d'astrophysiciens a mesuré la vitesse de rotation des bords des galaxies. Elle a trouvé que les étoiles y tournaient toutes avec la même vitesse angulaire. Quels que soient la taille et le type de ces galaxies, celles-ci se comportent comme une même horloge cosmique.

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    Il a fallu attendre le début des années 1920, avec les observations faites par Edwin HubbleEdwin Hubble à l'aide du fameux télescope Hooker (dont le miroir a été fourni par l'entreprise française Saint-Gobain), de l'observatoire du mont Wilson, en Californie, pour que l'Homme découvre vraiment la nature des galaxies. Avant Hubble, il n'était pas encore clair que les nébuleuses observables avec des télescopes (comme M31, M33M33 ou M87M87) étaient bel et bien les univers-îles de Kant et que, puisqu'il s'agissait de galaxies, elles ne faisaient donc pas partie de la Voie lactée.

    L'étude s'est poursuivie depuis Hubble et nous savons maintenant que ces galaxies contiennent toutes, ou presque, un trou noir géant en leur centre et qu'elles semblent baigner dans des halos de matière noirematière noire dans le cadre du modèle cosmologique standardmodèle cosmologique standard. Nous disposons de théories qui expliquent les structures en spirales de certaines galaxies. Nous conduisons même des simulations numériquessimulations numériques montrant comment ces galaxies ont pu naître depuis le Big BangBig Bang et comment elles interagissent entre elles, ainsi qu'avec le gazgaz intergalactique, selon des processus d'accrétionaccrétion.

    Il nous reste cependant beaucoup de choses à apprendre à leur propos. Nous ne sommes pas certains, par exemple, qu'il ne soit pas nécessaire de modifier les lois de NewtonNewton de la gravitationgravitation dans le cadre de Mond plutôt que d'introduire des particules de matière noire encore jamais observées sur Terre pour rendre compte des vitessesvitesses des étoilesétoiles dans les galaxies, comme le suggèrent notamment des observations de galaxies nainesgalaxies naines en orbiteorbite autour des grandes galaxies spiralesgalaxies spirales comme celle d'Andromède.


    Le royaume des galaxies vu par le télescope Hubble. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais apparaissent alors. Cliquez ensuite sur la roue dentée à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Hubble Space Telescope

    Une horloge cosmique qui fait un tour de cadran par milliard d'années

    Les astrophysiciensastrophysiciens multiplient donc les observations à la recherche de nouvelles propriétés des galaxies afin de contraindre les modèles cosmogoniques qui expliquent l'origine et l'évolution de celles-ci. Une équipe internationale de chercheurs vient ainsi de publier dans le célèbre journal The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) les résultats d'une étude concernant les relations entre les vitesses de rotationvitesses de rotation des galaxies et la taille de celles-ci. L'étude s'est appuyée sur plusieurs campagnes d'observation d'échantillons de galaxies, dans le visible et l'ultravioletultraviolet, comme le Survey for Ionization in Neutral-Gas Galaxies (SINGG), mais aussi avec la fameuse raie à 21 cm de l'hydrogènehydrogène, observée dans ces galaxies avec le radiotélescoperadiotélescope de Parkes, en Australie, dans le cadre du HI Parkes All Sky Survey (Hipass).

    Les astrophysiciens annoncent un résultat qui peut paraître étonnant mais qui semble bien prendre place dans le cadre du modèle cosmologique standard avec de la matière noire froide et de l'énergie noireénergie noire sans encombre à ce stade.

    Quel que soit leur type (galaxies spirale, elliptique, etc.) ou leur taille, il existerait une relation approximativement linéaire entre le rayon des galaxies et les vitesses de rotation des étoiles sur leur bord externe. Ainsi, elles tourneraient toutes avec la même vitesse angulaire, qui est de l'ordre du milliard d'années pour chaque tour. Les galaxies seraient donc, en quelque sorte, des horloges synchronessynchrones à l'échelle du cosmoscosmos observable.

    Notre galaxie tourne plus régulièrement que prévu

    Article de Jean Etienne publié le 23/09/2008

    Exit les explications compliquées, la rotation de notre propre galaxie est plus simple qu'il n'y paraît selon une étude des Céphéides qu'elle contient, à paraître sous peu dans Astronomy & Astrophysics.

    Minutieusement étudiées par Henrietta LeavittHenrietta Leavitt, qui a proposé d'en faire des chandelles standardchandelles standard dès 1912, les Céphéides sont des étoiles variablesétoiles variables dont l'éclat varie très régulièrement. On sait aujourd'hui que ces pulsations sont causées par l'instabilité de leur atmosphèreatmosphère, qui ne cesse de se dilater et de se contracter. On remarque une relation étroite entre la fréquencefréquence de cette variation et la luminositéluminosité absolue (intrinsèque) de l'étoile, que l'on peut donc déduire simplement de l'observation de l'astreastre. La comparaison avec la luminosité apparente (l'éclat dans notre ciel) donne une bonne évaluation de la distance de la Céphéide, ou même de la galaxie qui la contient. C'est par cette méthode qu'ont été déterminées pour la première fois les distances des NuagesNuages de Magellan et de la galaxie d'Andromède (M31), notre voisine.

    Lorsque l'observation ne colle pas...

    L'observation des Céphéides de notre propre galaxie apporte d'intéressantes indications sur ses mouvementsmouvements internes, c'est-à-dire la façon dont elle tourne sur elle-même. Mais quelque chose ne collait pas... Les mesures effectuées sur cette base divisaient les chercheurs sur leur interprétation : « si la rotation de la galaxie est prise en considération, les Céphéides semblent chuter vers le SoleilSoleil à une vitesse moyenne d'environ 2 km/s », note l'astronomeastronome Nicolas Nardetto, directeur de l'étude.

    Lui-même et ses collègues ont utilisé le spectrographespectrographe de haute précision Harps (High Accuracy Radial Velocity Planetary Searcher) installé au foyerfoyer du télescope de 3,6 m de l'ESOESO à La Silla pour scruter les caractéristiques de huit Céphéides de notre galaxie. Habituellement, Harps est dévolu à la recherche d'exoplanètesexoplanètes grâce à son extrême sensibilité dans la détermination des mouvements radiaux des étoiles.

    L'énigme résolue

    Appliqué aux Céphéides, il a permis de déterminer que leurs propres mouvements radiaux étaient corrélés aux éléments chimiqueséléments chimiques contenus dans leur propre atmosphère, rejetant du même coup la théorie d'une rotation compliquée de la Voie Lactée. « Nos observations montrent que ce mouvement apparentmouvement apparent vers nous provient presque certainement d'une propriété intrinsèque des Céphéides. [...] Ce résultat, s'il est généralisé à toutes les Céphéides, implique que la rotation de la Voie lactée est plus simple qu'on le pensait précédemment, et est certainement symétrique autour d'un axe », conclut le chercheur.