Cette histoire est parue dans le numéro de juin 2020 sous le titre « un univers de Galaxies. »Abonnez-vous au magazine Discover pour plus d’histoires comme celle-ci.
le soir de Oct. 4, 1923, près de Los Angeles, un jeune astronome est monté dans sa voiture et a commencé une randonnée motorisée jusqu’au Mont Wilson. Là, il est arrivé à l’observatoire qui abritait le télescope Hooker de 100 pouces, à l’époque le plus grand télescope du monde.,
Edwin Hubble était astronome de quatrième année au Mont Wilson; il aimait utiliser le télescope Hooker parce qu’il s’intéressait, entre autres, à l’étude des nébuleuses spirales. »Ces mystérieux nuages de gaz étaient dispersés dans le ciel et personne ne comprenait leur nature. Au début des années 1920, Hubble s’était chargé de les comprendre.
il dirigea le grand télescope vers son objet préféré: la nébuleuse D’Andromède, M31. Ce nuage en forme de spirale est faiblement visible à l’œil nu sous un ciel clair et sans lune., Il a ensuite capturé son image sur une plaque photographique. Hubble était excité par le résultat. Sur elle, il a trouvé une Nova présumée, une étoile qui explose. La nuit suivante, il a photographié à nouveau M31, dans l’espoir d’attraper la nova et de l’Enregistrer sous une meilleure stabilité atmosphérique. La deuxième plaque a effectivement enregistré la nova, mais il ne savait pas, il avait également capturé une plaque qui allait devenir légendaire dans l’histoire de la science.,
son temps d’observation terminé, il est retourné à son bureau pour analyser les prises. Soudain, Hubble fit une réalisation étonnante: la nova n’était pas du tout une nova, mais un type particulier d’étoile qui changeait de luminosité, une variable céphéide. En vérifiant les plaques précédentes, il a pu le confirmer et il s’est rendu compte que la faiblesse de l’étoile avait des implications incroyables.,
l’étoile et la nébuleuse qui l’entourait doivent se trouver à une distance d’un million d’années-lumière — trois fois plus grande que quiconque à l’époque croyait la taille de l’univers entier. Aujourd’hui, grâce à des mesures améliorées, les astronomes savent que l’objet est à 2,5 millions d’années-lumière.
aidé en partie par des travaux antérieurs de Vesto M. Slipher et de son propre collègue, Milton Humason, Hubble avait immédiatement découvert que l’univers était beaucoup plus grand que quiconque ne le croyait, et que les nébuleuses spirales comme Andromède étaient en fait des galaxies lointaines., C’étaient des systèmes entiers d’étoiles et de gaz, séparés de notre propre voie lactée par une longue randonnée.
à L’Observatoire Lowell de L’Arizona, dès 1912, Slipher avait enregistré les vitesses apparentes des nébuleuses spirales et, avec le travail maintenant effectué par Hubble, il était clair que l’univers était en expansion — les galaxies volaient les unes des autres au fil du temps. L’univers était non seulement beaucoup plus grand que personne ne le croyait auparavant, mais il grandissait au fil du temps.,
en 1929, les astronomes avaient dressé une image cosmique du passé., Si vous avez retracé l’histoire de nombreuses galaxies dans le temps, cela signifie que le cosmos a commencé par un petit point infiniment dense à son origine. Cette recherche était une extension des travaux initialement effectués par L’astronome belge Georges Lemaître. Les astronomes ont compris ce point d’origine cosmique, appelé plus tard le Big Bang, comme le début de l’univers, et, ils ont calculé, il doit avoir eu lieu il y a des milliards d’années. Le Big Bang avait commencé l’expansion qui chassait toutes les galaxies les unes des autres à mesure que le temps avançait. L’univers tout entier semblait être en train de voler en dehors.,
dans les années 1930, Hubble a commencé à étudier et à classer les galaxies dans leurs différents types dits morphologiques, l’éventail de structures que les astronomes ont vues sur les photographies. Il a finalement assemblé les types de galaxies qu’il a observés dans un diagramme en forme de diapason. Il contenait des galaxies spirales, des galaxies spirales barrées-des spirales contenant une « barre » linéaire de matériau passant par leurs centres-des galaxies lenticulaires (en forme de lentille) et des galaxies elliptiques. Il a également identifié des galaxies irrégulières, des nuages d’étoiles et de gaz qui n’avaient pas de forme organisée., Plus tard, les astronomes identifieraient des galaxies particulières, des systèmes qui semblaient être ravagés par des événements explosifs ou perturbateurs. Ils ont également identifié une classe de galaxies appelées sphéroïdales naines, qui semblaient être nombreuses dans l’univers local.
dans les années 1950, L’astronome français Gérard de Vaucouleurs de L’Université du Texas avait élargi le schéma de classification de Hubble en un système plus complexe qui prenait en compte de nombreuses propriétés observées des galaxies., De Vaucouleurs a produit un tracé pseudo-tridimensionnel montrant les relations entre les galaxies, surnommé le « citron cosmique » en raison de sa forme. De Vaucouleurs a inclus des détails sur les barres dans les galaxies, des descriptions des anneaux de matière qui y sont visibles, et une évaluation de la façon dont les bras spiraux d’une galaxie étaient enroulés de manière lâche ou serrée. Il a également inclus des détails évaluatifs sur la nature des galaxies irrégulières et particulières.
la dernière génération de l’astronomie extragalactique est passée à des analyses beaucoup plus sophistiquées que le catalogage., En utilisant le télescope spatial Hubble, les astronomes ont estimé que quelque 100 milliards de galaxies doivent exister dans le cosmos. Et le nombre peut être beaucoup plus grand que cela. Probablement quelques 2 billions de galaxies existaient dans l’univers primitif, mais il semble clair que les galaxies proches les unes des autres sont rapprochées par la gravité et se combinent au cours du temps cosmique. Malgré l’expansion universelle, alors, les galaxies normales comme la Voie lactée sont probablement faites de dizaines ou plus de protogalaxies qui ont fusionné dans des systèmes plus grands., Vous pouvez voir ces taches primitives de matière, protogalaxies bleutées, dans l’univers primitif dans les images de Hubble Ultra Deep Field.
Notre Propre Galaxie
comme les astronomes ont étudié un plus grand nombre de galaxies au cours des dernières décennies, ils ont découvert beaucoup de choses, mais il est impossible d’ignorer que l’univers est incroyablement grand. Si vous regardez une galaxie dans l’oculaire de votre télescope ce soir, les photons qui frappent votre œil ont voyagé à la vitesse la plus rapide qui soit — 186 000 miles par seconde (300 000 kilomètres par seconde). Néanmoins, ils ont mis 2,5 millions d’années à cette vitesse pour nous atteindre depuis la galaxie D’Andromède., Et cet objet est presque à notre porte cosmique. Bien sûr, la connaissance de notre propre galaxie, dans un sens primitif, remonte à l’antiquité. Le nom Voie Lactée vient du Latin via lactea, qui dérive de l’idée originale, le terme grec, galaxías kýklos, « cercle laiteux.” La bande de la Voie Lactée visible dans notre ciel, surtout les soirs d’été et d’hiver, est la lumière non résolue de milliards d’étoiles situées le long du plan de notre galaxie.,
mais ce n’est qu’au cours des dernières décennies que nous avons compris que la Voie Lactée est l’une des 100 milliards de galaxies de l’univers et que son disque s’étend sur environ 100 000 années-lumière. Il contient quelque 400 milliards d’étoiles, bien que nous ne sachions pas exactement combien parce que les étoiles naines sont faibles et difficiles à voir sur de longues distances. Pendant des décennies, les astronomes ont cru que la Voie Lactée était une simple galaxie spirale., Mais les études de ce siècle ont montré que la Voie Lactée est une spirale barrée, et que notre soleil et notre système solaire se trouvent à environ 26 000 années-lumière du centre, dans l’un des bras de la galaxie.
La Voie Lactée se compose d’une chambre, un disque tournant lentement plateau d’étoiles et de gaz qui contient la plupart des étoiles que nous voyons. Notre soleil orbite autour du centre de la galaxie une fois tous les 220 millions d’années, ce qui signifie que nous avons tourné autour du centre galactique environ 20 fois depuis la formation du système solaire. Au loin, au centre de la galaxie, se trouve un trou noir supermassif contenant environ 4.,3 millions de fois plus de masse que le soleil. Ces derniers temps, les astronomes ont découvert que les trous noirs supermassifs dans les centres des galaxies sont la norme. Presque toutes les galaxies, à l’exception des naines, en ont.
Le disque de la galaxie est encapsulé par un halo d’un petit nombre d’étoiles, avec d’énormes sphères d’étoiles anciennes appelées amas d’étoiles globulaires, et une grande enveloppe de matière noire. Les astronomes ne savent pas encore en quoi consiste la matière noire, mais ils savent qu’elle est là en raison de l’influence gravitationnelle qu’elle a sur la matière visible qu’ils peuvent observer.,
Le Groupe Local
La Voie Lactée n’est guère seule dans le cosmos. Il appartient à un groupe d’au moins 54 objets appelé le groupe local de galaxies, un nom que Hubble a donné à ce nuage local d’objets en cartographiant le cosmos voisin. Les principaux membres du groupe Local sont la Voie Lactée, la galaxie D’Andromède et la galaxie Pinwheel (M33). Mais chacune de ces trois grandes spirales a aussi un nuage de galaxies attenantes., Les satellites de la Voie Lactée comprennent les grands et petits nuages de Magellan, visibles à l’œil nu dans l’hémisphère sud, et de nombreuses galaxies naines. Le diamètre du groupe Local est d’environ 10 millions d’années-lumière, soit environ 100 fois le diamètre de la Voie Lactée.
et en allant vers l’univers plus profond, nous rencontrons plus d’exemples de ces 100 milliards de galaxies. Ces îles majestueuses d’étoiles et de gaz existent en groupes, comme notre groupe Local, mais aussi en assemblages plus grands appelés grappes et très grands appelés supergrappes., Malgré l’expansion globale de l’univers, ce qui signifie que la plupart des galaxies s’éloignent les unes des autres à mesure que le cosmos grandit, la gravité maintient un plus petit nombre de galaxies liées les unes aux autres lors de leurs voyages. Notre groupe Local, par exemple, est membre du soi-disant amas de galaxies de la Vierge, nommé ainsi parce que son centre richement peuplé se trouve dans la constellation de la Vierge dans notre ciel.
l’amas de la Vierge contient au moins 1 500 galaxies et est centré à environ 54 millions d’années-lumière de la Terre., Vous pouvez voir certaines des galaxies les plus brillantes près du noyau de L’amas de la Vierge dans des télescopes amateurs, dans un réseau appelé chaîne de Markarian. Cette ligne de galaxies contient des galaxies elliptiques supermassives telles que M84 et M86, ainsi qu’une variété de galaxies spirales. Pour les astronomes d’Arrière-cour, ce terrain de jeu de types de galaxies est l’une des zones vraiment envoûtantes du ciel, et il est mieux visible les soirs de printemps dans des conditions claires et sans lune.
la plupart des galaxies de L’amas de la Vierge contiennent des trous noirs supermassifs en leur centre. M87 est tout à fait un exemple., Alors que le trou noir central de la Voie Lactée pèse 4,3 millions de masses solaires, le trou noir colossal à L’intérieur de M87 contient une masse estimée de 5 à 7 milliards de soleils, soit environ 1 000 fois plus massif que le nôtre. M87 est l’une des plus grandes galaxies de notre partie de l’univers — c’est une galaxie dite cD, abréviation de dominante centrale-et elle a « mangé” bon nombre des plus petites galaxies qui l’entouraient autrefois. C’est ce que font les galaxies massives — elles consomment leurs partenaires de voisinage.,
supergrappes
un amas contenant 1 500 galaxies est une chose, mais des assemblages beaucoup plus importants de galaxies existent également. L’amas de la Vierge lui-même est membre de la Supergrappe dite de la Vierge, qui contient des milliers de galaxies sur une échelle d’un ordre de grandeur plus grande encore. La Supergrappe de la Vierge contient notre Voie Lactée, le groupe Local, L’amas de la Vierge et au total quelque 100 groupes et amas de galaxies., Ce cadre incroyablement grand s’étend sur environ 110 millions d’années-lumière et fait partie des quelque 10 millions de supergrappes qui composent l’ensemble du cosmos.
malgré le grand nombre de galaxies existant dans la Supergrappe de la Vierge, les astronomes savent maintenant que la majeure partie de l’espace de ce volume est essentiellement vide. Les diamètres de ces grands vides gamme de dizaines à des centaines de millions d’années-lumière. Des chaînes filamenteuses de galaxies serpentent autour des espaces sombres et vides., À grande échelle, les galaxies en amas et supergrappes sont comme des bulles de savon, avec des galaxies qui recouvrent les surfaces et les vides qui se trouvent entre les deux.
à la fin des années 1980, les astronomes avaient identifié la Grande Muraille, une feuille de galaxies mesurant 500 millions d’années-lumière. Plus récemment, le Sloan Digital Sky Survey a découvert la Grande Muraille de Sloan, un assemblage de galaxies d’au moins deux fois la taille de la Grande Muraille, qui couvre une longue dimension de quelque 1,4 milliard d’années-lumière.,
alors que les astronomes découvraient de plus en plus de galaxies lointaines, ils ont constaté qu’une grande masse semblait tirer sur l’univers local, nous tirant dans la direction des constellations australes Triangulum et Norma. Appelée Le Grand attracteur, cette anomalie, située à environ 200 millions d’années-lumière, a intrigué les astronomes. Ils ont finalement découvert qu’une masse encore plus grande dans cette direction nous tirait. Cette structure gigantesque, appelée Supergrappe de Shapley, se trouve à 650 millions d’années-lumière et contient la plus grande concentration de galaxies dans notre partie locale du cosmos.,
La Grande Image
D’autres découvertes surprenantes ont également eu lieu., En 2014, les astronomes ont identifié une nouvelle supergrappe basée sur les mouvements relatifs des galaxies analysées de manière plus sophistiquée que jamais. Les astronomes de l « université d » Hawaï ont conclu que le Supergrappe Laniakea existe, et l « a nommé d » après le mot hawaïen pour » immense ciel. »
Laniakea, qui est aussi parfois appelé la Supergrappe locale, contient quelque 100 000 galaxies, y compris le groupe Local et la Voie Lactée. Cet amas massif et tous ses membres voyagent ensemble à travers l’espace, mais toutes les galaxies qu’il contient ne sont pas liées gravitationnellement., Certains vont se séparer du reste du cluster à mesure que le temps passe.
La Supergrappe de Laniakea a quatre composantes principales: La Supergrappe de la Vierge, la Supergrappe de L’Hydre — Centaure, la Supergrappe de Pavo-Indus et la Supergrappe du Sud.
Au total, Laniakea contient environ 500 amas et groupes de galaxies. Et autour de Laniakea dans l’univers local se trouvent d’autres supergrappes de galaxies — la Supergrappe Shapley, la Supergrappe Hercules, la Supergrappe Coma et la Supergrappe Persée-poissons., Chacune de ces structures contient des centaines d’amas de galaxies et sont liées par le tissu de structure cosmique.
à partir des années 1980, les astronomes ont trouvé des preuves de structures encore plus grandes que les supergrappes. Au début, les objets maintenant appelés grands groupes de quasars (LQG) déroutaient les astronomes.
en 1982, L’astronome écossais Adrian Webster a découvert ce qui allait devenir le grand groupe de quasars de Webster, une collection de cinq quasars, ou alimentant activement des trous noirs, s’étendant sur 330 millions d’années-lumière. Maintenant, près de deux douzaines de LQG sont connues., Une structure connue sous le nom D’énorme LQG contient 73 quasars sur un diamètre de quelque 4 milliards d’années-lumière. Cette structure massive, rejetée par certains astronomes, pourrait tenir le titre de la plus grande collection de matière apparentée dans le cosmos.
vraiment, l’univers est si grand qu’il est difficile à comprendre. D’une part, l’immensité de l’univers nous fait sentir petit. Nos vies brèves se produisent si rapidement, et nous faisons un clin d’œil, la plupart du temps inconscients du cosmos incroyablement grand qui nous entoure., Mais le fait que nous soyons sensibles, que nous puissions méditer sur les étoiles et les galaxies éloignées de nous, rend la vie dans l’univers une chose vraiment incroyable. Et nous commençons à peine à connaître l’immense monde des galaxies.
David J. Eicher est l’éditeur de Astronomy. Son livre de 2020, Galaxies: Inside The Universie’s Star Cities, est disponible dans My Science Shop.
