Ce duo de galaxies en interaction est collectivement appelé Arp 143. La paire contient la galaxie spirale déformée à formation d'étoiles NGC 2445, à droite, ainsi que son compagnon moins flashy, NGC 2444, à gauche. © Nasa, ESA, STScI, Julianne Dalcanton (Center for Computational Astrophysics / Flatiron Inst. and University of Washington); Image Processing : Joseph DePasquale (STScI)
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Une étrange galaxie en forme de triangle observée par Hubble

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[EN VIDÉO] Collisions de galaxies vues par Hubble  Gros plans sur six galaxies en collision photographiées par Hubble. Cela s'est passé à des dizaines de millions d’années-lumière de nous, il y a des dizaines de millions d’années mais nous ne le voyons que maintenant. 

Halton Arp était un brillant astronome états-unien qui pensait que ses observations de galaxies exotiques remettaient en cause la théorie du Big Bang. Il a ainsi constitué un atlas de centaines de ces objets sur lesquels le télescope Hubble a fait plusieurs zooms intéressants. La Nasa et l'Esa publient régulièrement des images du télescope spatial concernant ces galaxies dont les dernières en date concernent Arp 143 et Arp 282.

La Nasa et l'ESA ont récemment mis en ligne de superbes images prises par le télescope Hubble montrant quelques exemples de galaxies en collision qui font partie de L'Atlas of Peculiar Galaxies, aussi appelé communément atlas Arp. C'est un catalogue astronomique montrant des galaxies particulières que l'on doit initialement au défunt astronome états-unien Halton Arp (1927-2013). Il l'a publié une première fois en 1966 et, à sa mort, il recensait 338 galaxies.

Halton Arp, tout comme Fred Hoyle, Margaret et Geoffrey Burbidge, va rester un opposant à la théorie du Big Bang de la fin des années 1960 (malgré la découverte du rayonnement fossile) jusqu'à son décès. Il mettait en doute, comme Hoyle, l'interprétation du décalage spectral selon la loi de Hubble-Lemaître en terme d'expansion de l'espace. Ce décalage devait avoir une autre interprétation, par exemple dans le cadre d'une théorie de la lumière fatiguée, faisant intervenir une perte continuelle d'énergie des photons émis par les astres avec la distance qu'ils parcourent sans que cette perte correspondant à un décalage vers les grandes longueurs d'onde, donc du bleu au rouge, ne soit due à la dilatation continuelle et accumulée des longueurs d'onde des photons du fait de l'expansion de l'espace lors de leur voyage.

Le duo de galaxies en interaction collectivement appelé Arp 143. La paire contient la galaxie spirale déformée à formation d'étoiles NGC 2445, à droite, ainsi que son compagnon moins, NGC 2444, à gauche. © Nasa, ESA, STScI, and J. Dalcanton (Center for Computational Astrophysics/Flatiron Inst., UWashington)

Des galaxies qui n'infirment pas la théorie du Big Bang

La théorie de la lumière fatiguée était pourtant intenable comme l'a rapidement montré une première fois le grand cosmologiste russe Yakov Zeldovich. Selon les lois connues de la physique, toute perte d'énergie selon la théorie de la lumière fatiguée impliquerait une perte aléatoire de quantité de mouvement pour les photons par interaction avec leur environnement, par exemple des poussières intergalactiques, de sorte que les images des étoiles et des galaxies seraient de plus en plus dégradées avec la distance, ce que l'on n'observe absolument pas.

De plus, comme l'explique le cosmologiste Ned Wright, l'expansion relativiste de l'espace implique que le temps d'évolution de la courbe de lumière des explosions de supernovae doit apparaitre dilaté selon une loi bien précise, dilatation que ne peut prédire aucune théorie de la lumière fatiguée. Or, non seulement, on a bel et bien observé le phénomène et la loi prévue, mais le désaccord entre la théorie de la lumière fatiguée et les observations est de 11 sigma comme disent les chercheurs dans leur jargon. C'est un désaccord colossal.

Arp était troublé par le fait que certains des objets de son catalogue montraient des galaxies en interaction ou pour le moins qui apparaissaient ainsi probablement du fait de leur rapprochement sur la voûte céleste. Or ces galaxies avaient des décalages spectraux différents, contredisant leurs associations apparemment étroites impliquant des distances similaires à la Voie lactée. Fort logiquement, Harp en déduisait que cela réfutait la théorie standard du décalage spectral. Un exemple connu est celui du Quintette de Stephan, un groupement visuel de 5 galaxies situé dans la constellation de Pégase et observé pour la première fois par l'astronome français Édouard Stephan en 1878. En fait, seules 4 galaxies sont véritablement en interaction et comme dans tous les autres cas qui troublaient Harp, on a pu montrer que les différences de décalage étaient bien dues à des distances spatiales différentes et les associations sur la voûte céleste étaient de simples astérismes comme les constellations.

Des commentaires sur Arp 143. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa's Goddard Space Flight CenterLead Producer : Paul Morris

Hubble et le catalogue de Arp

La dernière image mise en ligne par la Nasa et l'Esa montre NGC 2444, une galaxie lenticulaire à anneau située dans la constellation du Lynx à environ 180-200 millions d'années-lumière de la Voie lactée découverte par l'astronome français Édouard Stephan en 1877, ainsi que NGC 2445, également une galaxie à anneau mais irrégulière et qui est incontestablement en interaction avec NGC 2444.

NGC 2445 a aussi été découverte en 1877 par Édouard Stephan et les deux galaxies sont collectivement appelées aujourd'hui Arp 143. Rappelons qu'une galaxie à anneau est une galaxie en forme d'anneau où celui-ci est constitué d'étoiles bleues massives et relativement jeunes qui sont extrêmement brillantes. Les astrophysiciens pensent que les galaxies à anneau se forment quand une galaxie traverse le centre d'une plus grande galaxie. Le gaz auto-gravitant des étoiles des galaxies peut être considéré essentiellement comme sans collision mais les perturbations gravitationnelles causées par un tel événement peuvent provoquer des ondes de choc dans le milieu interstellaire contenant des nuages moléculaires, provoquant leur effondrement gravitationnel et ainsi une onde de formation d'étoiles qui se propage.

On pense que c'est ce qui s'est passé avec Arp 143 il y a entre 50 et 100 millions d'années, d'où la flambée de formation de nouvelles étoiles visible dans NGC 2445. La forme triangulaire de cette galaxie serait due aux forces gravitationnelles déformant sa structure en anneau. NGC 2444 contient, quant à elle, de vieilles étoiles et aucune nouvelle naissance d'étoiles car elle a perdu son gaz il y a bien longtemps, bien avant cette rencontre galactique.

Arp 282 vu par Hubble. © ESA/Hubble & Nasa, J. Dalcanton, Dark Energy Survey, Department of Energy (DOE), Cerro Tololo Inter-American Observatory/NoirLab/National Science Foundation/Association of Universities for Research in Astronomy (Aura), Sloan Digital Sky Survey (SDSS); Acknowledgment : J. Schmidt

Guère plus d'une semaine avant Arp 143, la Nasa avait mis en ligne une autre image obtenue avec Hubble montrant Arp 282, une paire de galaxies en interaction composée de la galaxie Seyfert NGC 169 (en bas) et de la galaxie IC 1559 (en haut). NGC 169 est une galaxie spirale située dans la constellation d'Andromède à environ 205 millions d'années-lumière de la Voie lactée. Elle a été découverte par l'astronome irlandais R. J. Mitchell en 1857.

Ces deux galaxies sont en interaction via des forces de marée qui les déforment et éjectent du gaz et des étoiles. Elles abritent toutes les deux des noyaux actifs de galaxies dont il semble bien établi depuis quelque temps qu'ils tirent leur énergie de l'accrétion de matière par des trous noirs supermassifs centraux.

Plusieurs objets du catalogue de Halton Arp sont présentés dans cette vidéo. © Nas, Esa, go astronomy

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