Galaxies cannibales

Ken Tapping, le 17 mars 2015

Dans le ciel cette semaine…

  • Vénus continue de briller avec intensité dans le ciel à l’ouest après le couchant et éclipse Mars par son éclat.
  • Jupiter domine au sud toute la nuit. Saturne se lève vers 2 heures.
  • La nouvelle Lune le 20 mars causera une éclipse solaire complète, qui ne sera pas visible de l’Amérique du Nord.

Il n'y a pas si longtemps, nous pensions que l'univers se limitait à la Voie lactée. Les scientifiques croyaient que les objets en spirale qu'ils voyaient dans leurs télescopes étaient des étoiles et des planètes naissantes. Au fil des observations, il a fallu se rendre à l'évidence qu'il s'agissait en fait d'autres galaxies; la nôtre n'étant qu'un grain de sable parmi des milliards. Pendant un certain temps, on a parlé poétiquement des galaxies comme des univers-îles. Un terme qui évoque des images de spirales géantes formées d'étoiles, de planètes, de gaz et de poussières flottant tranquillement dans le vide, une vision que rien ne justifiait en rétrospective. Tous les objets que nous voyons dans l'espace sont le résultat de collisions entre de petits objets, qui ont grossi par accrétion, ou de gros objets qui se sont fragmentés en se heurtant contre de plus petits. Si cela vaut pour les étoiles, les planètes et les objets plus petits, pourquoi cela ne s'appliquerait-il pas aussi aux galaxies? Or, c'est effectivement ce qui se passe. Les galaxies sont habituellement regroupées en amas. La nôtre fait partie de l'« amas local » qui compte une trentaine de galaxies. L'attraction gravitationnelle qu'elles exercent en se déplaçant sur leur orbite change constamment et parfois, deux galaxies se retrouvent sur une trajectoire de collision.

On distingue trois types de galaxies : les galaxies spirales classiques, comme Andromède et la Voie lactée; les galaxies elliptiques, qui sont des amas semi-sphériques d'étoiles; et les galaxies de forme irrégulière, qui n'ont aucune forme précise. Les télescopes modernes ont révélé des amas de plus en plus nombreux et de plus en plus spectaculaires. Nous avons ainsi découvert des galaxies jumelles ressemblant à deux têtards dansant un tango cosmique, qui se déforment peu à peu sous l'effet de l'attraction qu'elles subissent, et d'autres galaxies entrant en collision et s'entredéchirant.

Les collisions entre galaxies ne sont pas aussi destructives et dangereuses que celles qui se produisent entre planètes. Les galaxies sont essentiellement de vastes structures formées de nuages de gaz et de poussières très peu denses. Même les endroits les plus denses de ces nuages offrent un vide encore plus grand que celui qu'on peut atteindre en laboratoire. Malgré le fait qu'elles comportent des milliards d'étoiles, les galaxies sont tellement vastes que les étoiles sont à des années-lumière les unes des autres. La cohésion de l'ensemble repose sur la force gravitationnelle de ses éléments. Les collisions entre ces immenses structures lâches ne provoquent pas d'impact, mais plutôt des interactions compliquées qui sont prélude à l'assimilation.

Imaginez deux galaxies spirales s'approchant l'une de l'autre. Au départ, la force gravitationnelle au cœur de chaque galaxie est beaucoup plus forte que celle qu'elles exercent l'une sur l'autre. Plus elles s'approchent par contre, plus la donne change. La matière en périphérie et les étoiles sont progressivement déroutées de leur orbite autour du centre de leur galaxie respective. Les spirales se déforment et finissent par s'entredéchirer. Si l'une des deux galaxies est beaucoup plus grosse que l'autre, elle cannibalise la plus petite et s'agrandit un peu. Si les deux sont de taille comparable, l'affrontement est encore plus spectaculaire. Comme ils sont principalement composés de vide, les amas s'interpénètrent. Les étoiles et les nuages de poussières et de gaz sont projetés dans toutes les directions. Il y a toutefois peu de collisions entre les étoiles et les systèmes planétaires qui sont probablement épargnés. Au final, on obtient une nouvelle galaxie plus volumineuse, de laquelle se sont détachés des morceaux projetés à des vitesses trop grandes pour réintégrer la structure. Les collisions entre les nuages peuvent cependant déclencher une vague d'effondrements et mener à la formation de nouvelles étoiles et de nouvelles planètes. Les galaxies de taille moyenne comme la nôtre se sont vraisemblablement agrandies en assimilant leurs petites voisines. La prochaine collision de la Voie lactée doit avoir lieu dans quatre milliards d'années et se produire avec la galaxie Andromède à une vitesse d'environ 110 km/s. Comme Andromède est deux fois plus grande, le spectacle promet d'être saisissant.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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