Les galaxies sont des mégastructures cosmiques complexes composées d’étoiles. Jusqu’au 20^esiècle, on pensait qu’il n’en existait qu’une seule, la Voie Lactée, la nôtre. On sait aujourd’hui que l’Univers en contient environ 2 000 milliards.

Des structures qui donnent le tournis

Ces 2 000 milliards de galaxies sont éparpillées dans l’Univers. Ces structures sont tellement gigantesques qu’elles se mesurent en années-lumière.

C'est quoi une galaxie ? 

Les galaxies sont des groupes de milliards d’étoiles. Ces dernières sont liées entre elles par la gravité, cette force qui attire entre eux tous les corps qui ont une masse. Les galaxies contiennent aussi les planètes tournant autour des étoiles, du gaz, de la poussière. Ainsi que de la matière noire (une substance omniprésente dans l’Univers, invisible à nos yeux et nos instruments, mais détectée par les scientifiques de manière indirecte).

Les galaxies elles-mêmes s’agglomèrent en amas de galaxies, toujours en raison de la gravité. L’Amas de la Vierge, par exemple, compte près de 2 000 galaxies. Et ces amas sont eux-mêmes regroupés en superamas de galaxies ! Ils seraient quelques millions dans l’Univers.

Ordres de grandeur

À notre échelle, les galaxies sont des objets célestes dont on a bien du mal à saisir l’immensité. C’est pour cela qu’on les mesure en années-lumière (a-l). 

Par exemple, l’énorme Galaxie d’Andromède étend ses 1 000 milliards d’étoiles sur 2,5 millions a-l. Autrement dit, si vous voyagiez à la vitesse de la lumière, il vous faudrait 2,5 millions d’années pour traverser Andromède d’un bout à l’autre ! 

Les plus petites sont appelées galaxies naines : elles ne contiennent au maximum « que » quelques centaines de millions d’étoiles. La galaxie naine de la Carène par exemple s’étire sur 1 600 a-l. 

De toutes formes

• Les galaxies spirales

Elles représentent plus de 65 % des l’ensemble des galaxies. Elles possèdent un cœur central à partir duquel se déploient des bras, en spirales, le tout formant un disque plat. Elles tournent sur elles-mêmes : les étoiles qui la composent sont en rotation autour du centre, leurs mouvements sont plutôt ordonnés.

• Les galaxies elliptiques

Elles ont la forme d’une ellipse, d’un ovale plus ou moins allongé. Certaines sont presque sphériques, alors que d’autres ont carrément la forme d’un cigare, tant elles sont étirées.  

Ici, le mouvement des étoiles n’est pas ordonné, il est aléatoire. En gros, les étoiles y tournent dans tous les sens. 

• Les galaxies irrégulières

Elles ne représentent que 10 % des galaxies et n’ont pas de forme spécifique. La plupart sont naines, contenant moins d’un milliard d’étoiles. Elles orbitent souvent autour de galaxies plus grosses.

Voyageuses cannibales

Les galaxies ne sont pas statiques – rien ne l'est dans l’Univers. Elles semblent se déplacer sous l’effet de l’expansion : l’Univers se dilatant, les galaxies qui le composent s’éloignent les unes des autres. Dans le même temps, à une échelle plus « locale », certaines se rapprochent du fait de la gravité. Notre galaxie, la Voie Lactée, file ainsi dans le cosmos à plus de 2 millions de km/h, du fait de ces effets physiques.

De plus, les galaxies peuvent interagir entre-elles : elles peuvent entrer en collision, fusionner... On parle même de cannibalisme galactique lorsqu’une galaxie absorbe une petite voisine. Cette dernière se disloque complètement à l’intérieur de la grande, qui, elle, ne change quasiment pas. Bon appétit ! 

La Voie Lactée, notre galaxie

La Voie Lactée est notre galaxie, dans laquelle se trouvent le Soleil et ses planètes, dont notre Terre.

Une galaxie spirale, visiblement laiteuse

La Voie Lactée est une galaxie spirale regroupant environ 300 milliards d’étoiles. Elle forme une galette dont le diamètre fait 100 000 années-lumière, et l’épaisseur « seulement » 1 000 a-l. 

Nous nous trouvons vers l’extérieur de cette galette, dans l’un des bras, à 27 000 a-l du centre. Depuis la Terre, nous voyons la Voie Lactée par sa tranche : elle apparaît ainsi comme une bande qui traverse notre ciel. Une bande blanchâtre, couleur du lait, du fait de l’accumulation des étoiles dont les lumières se confondent. Voilà pourquoi elle s’appelle la Voie Lactée. 

Un cœur monstrueux et des satellites

Au cœur de la Voie Lactée (comme c’est le cas pour la majorité des galaxies) se trouve un trou noir supermassif, Sagittarius-A* : il est lourd comme 4,5 millions de Soleil. 

La Voie Lactée possède également une cinquantaine de galaxies satellites, qui lui tournent autour. Il s’agit de galaxies naines. Comme elles contiennent peu d’étoiles, elles sont peu lumineuses donc pas visibles. Vous pouvez toutefois en voir deux d’entre-elles dans le ciel nocturne de l’hémisphère sud : le Grand et le Petit Nuage de Magellan.

Un concept scientifique récent

Les premières galaxies sont apparues plusieurs millions d’années après la naissance de l’Univers. C’est-à-dire il y a plus de 10 milliards d’années. Mais elles ne sont reconnues par les scientifiques que depuis 100 ans à peine. 

Un grand débat

Avant le 20^esiècle, on considérait qu’il n’existait qu’une seule galaxie, la nôtre. Les astronomes pensaient que les milliers d’autres objets aux contours un peu flous, détectés via les télescopes de l’époque, n’étaient que des « nuages », appelés nébuleuses. 

Dans les années 1920, la nature de ces « nébuleuses » a fait l’objet d’un grand combat d’idées entre les scientifiques : ceux qui pensaient qu’il s’agissait en fait d’autres galaxies, extérieures à la nôtre (extragalactiques). Et ceux qui pensaient qu’elles appartenaient à notre Voie Lactée, comme des sortes de systèmes solaires. En effet, selon eux, si ces nébuleuses étaient des objets extragalactiques, leur petite taille (vue depuis la Terre) aurait signifié qu’elles étaient à des distances impensables pour eux, à l’époque !

Le débat est finalement clos en 1925 par un astronome américain, Edwin Hubble. Il calcule la distance nous séparant de plusieurs de ces « nébuleuses ». Résultat : elles sont beaucoup trop éloignées pour appartenir à la Voie Lactée ! Il s’agit donc d’autres galaxies.

Une galaxie, plusieurs noms

Andromède s’appelle ainsi car elle se cache dans la constellation Andromède ! Mais il s’agit d’un surnom. Les astronomes, eux, l’appelle M31 ou NGC 224, en lien avec les catalogues recensant les objets célestes.

Par exemple, le catalogue dit Messier a été produit par Charles Messier, un astronome français du 18^e siècle, pour permettre de distinguer les comètes des autres objets - dont on ignorait alors la nature : la dénomination de chaque objet commence donc par un M suivi d'un numéro. 

L’appellation NGC 224, elle, vient, elle, du catalogue « New General Catalogue » (NGC). Celui-ci recense près de 8 000 objets célestes, principalement des galaxies. 

Quizz

Au centre des galaxies spirales se trouvent généralement un trou noir et de nombreuses étoiles. Comment appelle-t-on, en astronomie, cette zone centrale sphérique au centre des galaxies ?

A – Le bulbe

B – Le cœur

C – Le dôme

D – L’oignon