Les galaxies

Jacques ColinObservatoire de la Côte d’azur

Plan du cours

Les échelles de distance et la situation des galaxies dans l’UniversI- La découverte des nébuleuses

- Le catalogue de Messier- Les différents types de nébuleuses

II- La découverte des galaxies- Preuve de leur existence ( Hubble)- Classification ( Hubble)- Distance- Contenu- Vitesse radiale (expansion de l’Univers)- Distribution

III- Les galaxies spirales ( ondes de densité)IV- les galaxies elliptiquesV- Les galaxies irrégulières

Plan du cours (suite)

VI- Notre Galaxie- Structure- Composition- Mouvements

VII- Le groupe localVIII- Les amas de galaxiesIX- Les galaxies actives

- les radiogalaxies- Les galaxies à noyaux actifs- les jets

X- Phénomènes remarquables- Les warp ( gauchissements)- Les rencontres de galaxies- Les lentilles gravitationnelles

XI- La matière noire et les galaxies

Échelles de distances

Les galaxies dans l’Univers

Terre

Terre Lune

Planètes

Les structures de l’Univers et leurs échelles

1- Les planètes

SOLEIL

Les structures de l’Univers et leurs échelles

2- Le Soleil

3-Le Système Solaire

Les structures de l’Univers et leurs échelles

Soleil

Les structures de l’Univers et leurs échelles

3- Les étoiles

Champ d ’étoiles

Les structures de l’Univers et leurs échelles

4-La Galaxie

Les structures de l’Universet leurs échelles

5- Les grandesstructures

Les structures de l’Universet leurs échelles

Résumédes échellesde distances

Les nébuleuses

Le catalogue de Messier

LeCatalogueMESSIER

Nébuleuse du Crabe M1

Amas Globulaire M 13

Galaxie elliptique M 87

Nébuleuse Planétaire M 27

Galaxie d’Andromède M 31

Nébuleuse d’Orion M 42

Galaxie spirale M 64

Les univers-îles ou galaxies

Certains des objets de Messier semblentêtre d’autres ensembles d’étoiles comme le nôtre.

Hubble le montre en 1921 par la mesure de la distance de certains d’entre eux.

Pour cela il utilise un certain type d’étoiles :

Les Céphéides

Parsec = Unité utilisée pour la distance des étoiles

d(parsec) = 1unité astronomique

p

 

(radians)

1 parsec = 1 unité astronomique

1’’( en radian)

1’’( exprimé en radian)=

2360 x 60 x 60)

D’où1 pc = 200 000 UA

Puisque 1 UA = 150.106 km

On obtient1 pc= 3.1013 km

Pour la distance des galaxies on utilise

le méga parsec1 Mpc=106 parsecs

Détermination des distances

Diagramme Hertzprung-Russeld =10(m-M+5)/5

Relation période-luminosité

des Céphéïdes

Les différents types de galaxies

Diagramme de HUBBLE

La classification de Hubble

Elliptique

Spirale très enroulée Spirale

Spirale barrée

Irrégulière

Autres Classifications

De VaucouleursBasé uniquement sur la Morphologie de la surface de brillance

DDO système

CompositionÉtoiles

GazPoussières

StructurePlanes

Bras spiraux

Diamètre

30 kpc = 100 000 AL

MouvementRotation différentielle du disque

ÉvolutionFormation d’étoiles

Enrichissement en éléments lourds

Galaxies spirales

Les bras spiraux : ondes de densité

Equation de Boltzman

Equation de Poisson

Pourquoi autant de spiralesLes bras sont ils persistants ?

Permettent de trouverUne stationnarité

Ou auto cohérenceOu « self consistence »

+

Le principe du spectrographe

Le spectre et son analyse

Vitesse radiale

Spectres

Ni éloignementNi rapprochement

Éloignement

Rapprochement

Vc

0

=

0

Rotation globale des disques

Courbe de rotationobservée

Courbe de rotationthéorique

Présence de matière noire

Matière noire dans notre Galaxie

Amasglobulaire

Mouvements dans le Halo

Galaxies elliptiquesStructure

Ellipsoïdales (3D)

MasseJusqu’à 1012 MO

Compositionétoiles

Tailles

> spirales

ÉvolutionPas de formation d’étoiles

Pas d’enrichissement en éléments lourds

MouvementsPas de rotation globale

Galaxies lenticulaires

Bulbe central étendu Entouré par une région lentement décroissante en luminosité

Pas de structures spirales

Galaxies irrégulières

Pas de symétries particulières dans la morphologieBeaucoup d’étoiles jeunes bleues

Plus petites que les galaxies elliptiques ou spirales

Notre Galaxie

Notre Galaxie

Vue générale du ciel complet

La Galaxie

CG

ST

J

Position du plan de l’écliptique dans la Galaxie

CG

à 8,5 kpcS

E

x

y

z

E’

Plan de la Galaxie

l

b

Coordonnées galactiques

Mouvements dans le halo galactique

Caractéristiques de la Galaxie

Noyau central avec trou noir massif

Bulbe ( sphère de 2 kpc)

Disque ( rayon 15 kpc, épaisseur 1 kpc, bras spiraux, étoiles,amas d’étoiles , gaz, poussières, formation d’étoiles,

enrichissement en métaux lourds, rotation différentielle)

Halo ( 30 kpc ?, étoiles vieilles et environ 150 amas globulaires, Matière noire ??)

Les 2 Nuages de Magellan

Le Grand Nuage

La galaxie la plus proche

Les satellitesde la

Galaxie

Le Groupe Local de galaxies

28 galaxies liées gravitationnellementà 2 galaxies géantes

Andromède etnotre Galaxie

Abell

Hercules

Virgo ( centre)

Amas de galaxiesDe quelques centaines à plusieurs

milliers de galaxies liées par la gravitation

La loi de HubbleL’expansion de l’Univers

La vitesse radiale des galaxies

Décalage vers le rouge ( redshift)La récession des galaxies

La loi de Hubble

Diagramme original de 1929

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (LZW)

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La loi de Hubble

V = H . D

V= vitesse en km/sH = constante de Hubble en km/s.Mpc

D = distance en Mpc

H = 75 km.s-1 .Mpc -1

Expansion de l ’Univers

Milliards d ’années lum

ière

Expansion de l ’Univers

Analogie du

ballon

Phénomènes remarquables

- Gauchissements ( warp)- Rencontres de galaxies- Morphologies diverses- Lentilles gravitationnelles

Le gauchissement ou warp

ESO 510

Photo HST

Photo VLT

Les rencontresde galaxies

DuréeTypes d’interactions

Résultats

Morphologies remarquables

Lentilles gravitationnelles

Différents types de lentilles

Lentilles gravitationnelles

Radio galaxiesGalaxies actives

Jets

Radio télescopes interférométriquesPlateau de Bure

VLA

Arecibo

Parkes

Projet ALMA ( Chili)

Radiotélescopes

CYGNUS A

Radiogalaxies

Les jets

Radiogalaxies et jets

Quasar-galaxies radio- galaxie active 4C 71-07

Le centre des galaxies

La matière noire dans l’Univers

Présence de matière noire

Matière noire dans notre Galaxie

La matière noire

Matière noiredans

l’Univers