Galaxies et Structure à Grande Échelle

Classification Galaxies (Hubble)§

Spirales (S)

• Disque plat, bras spiraux, bulbe central
• Sa : bulbe massif, bras serrés
• Sb : intermédiaire
• Sc : bulbe petit, bras ouverts
• Barrées (SB) : barre centrale (2/3 spirales, dont Voie lactée)
• Formation stellaire active (gaz, poussières)
• Exemples : Andromède (M31), Tourbillon (M51), Sombrero (M104)

Elliptiques (E)

• Forme sphérique à elliptique
• E0 (sphérique) → E7 (très elliptique)
• Peu gaz/poussières, formation stellaire faible
• Population stellaire vieille
• Tailles : naines (10⁷ M☉) → géantes (10¹³ M☉)
• Exemples : M87 (géante, Virgo), M32 (satellite Andromède)

Lenticulaires (S0)

• Intermédiaire spirale-elliptique
• Disque sans bras spiraux
• Peu formation stellaire

Irrégulières (Irr)

• Pas de structure définie
• Formation stellaire active
• Souvent perturbées (interactions, fusions)
• Exemples : Grands et Petits Nuages de Magellan (satellites Voie lactée)

Voie Lactée§

Dimensions

• Diamètre disque : ~100 000-120 000 al (30-37 kpc)
• Épaisseur disque : ~1 000 al
• Halo : sphérique, 200 000 al
• Masse : ~10¹²-10¹³ M☉ (inclut matière noire)

Structure

• Type : Spirale barrée (SBbc)
• 4 bras majeurs : Persée, Sagittaire-Carène, Centaure, Écu-Croix
• Soleil : bras Orion (éperon), 26 000 al du centre
• Rotation : 220 km/s (Soleil), période ~225 Ma (“année galactique”)
• Bulbe : ellipsoïdal, barre ~27 000 al, population vieille
• Disque mince : jeunes étoiles, gaz, poussières
• Disque épais : vieilles étoiles, moins métalliques
• Halo : amas globulaires (~150), vieilles étoiles, peu métalliques, matière noire

Centre Galactique

• Sagittarius A* : trou noir supermassif (4,1× 10⁶ M☉)
• Zone formation stellaire intense
• Invisible lumière visible (poussières), observable infrarouge/radio

Satellites

• Grands et Petits Nuages Magellan : galaxies naines irrégulières, 160 000 et 200 000 al
• Sagittarius Dwarf : en cours absorption
• 50+ galaxies naines satellites

Population Stellaire

• 200-400 milliards étoiles (estimation)
• Population I : jeunes, métalliques, disque
• Population II : vieilles, pauvres métaux, halo/bulbe

Interactions et Fusions Galactiques§

Collisions

• Pas collision étoiles (espaces immenses) mais interactions gravitationnelles
• Queues de marée, ponts matière
• Déclenchement formation stellaire (compression gaz)
• Fusion → galaxie elliptique généralement

Exemples

• Antennes (NGC 4038/4039) : collision en cours
• Andromède-Voie lactée : collision dans ~4,5 Ga → “Lactomède”

Amas et Superamas§

Amas Galaxies

• 50-1000 galaxies liées gravitationnellement
• Amas Virgo : ~1500 galaxies, 50-60 M al
• Amas Coma : 1000+ galaxies
• Gaz intra-amas chaud (rayons X)
• Matière noire dominante (masse)

Groupe Local

• Amas modeste : Voie lactée, Andromède (M31), Triangulum (M33) + 50+ naines
• Diamètre : ~10 M al
• Masse : ~2× 10¹² M☉

Superamas

• Structures >100 M al
• Superamas Laniakea : contient Groupe Local, 10⁵ galaxies, 500 M al
• “Grand Attracteur” : concentration masse, attire galaxies environnantes

Structure Cosmique

• Toile cosmique : filaments galaxies, vides immenses
• Vides : régions pauvres galaxies, 100-400 M al
• Simulation : Millennium, Illustris (reproduisent structure)