La Voie Lactée et le Monde des Galaxies
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- Martial Bordeleau
- il y a 5 ans
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1 La Voie Lactée et le Monde des Galaxies Daniel Pfenniger Observatoire de Genève
2 Galaxies et Univers profond Que sont les galaxies? Que font les galaxies? Évolution morphologique et chimique A quoi servent les galaxies? Perception au cours des âges Structure Lieux de formation d'étoiles Creuset d'enrichissement en éléments chimiques D'où viennent les galaxies? Évolution dans l'univers en expansion
3
4 Terre plate Terre ronde au centre
5 Cosmographie moderne
6 Cosmographie moderne
7 Découverte des galaxies La vision de la Voie Lactée a imprégné les cultures depuis la nuit des temps En 1610 Galilée découvre avec sa lunette que la Voie Lactée est composée d'étoiles Vers 1750 Kant, spécule correctement la nature de disque auto-gravitant et tournant de la Voie Lactée, et aussi l'existence d'autres Voies Lactées La confirmation scientifique de l'existence de galaxies (~1920) comme autres Voies Lactées a demandé ~170 ans Depuis, la Voie Lactée disparaît de la vie ordinaire urbaine à cause de la pollution lumineuse
8 Temps lumière Étoiles ~ ans Voie Lactée ~ 5'000-50'000 ans Nuages de Magellan ~ 150'000 ans Système solaire ~ h Montagnes, nuages ~ 1-10 sec
9 Que sont les galaxies? Aujourd'hui encore une majeure partie de la matière dont elles sont faites est de nature inconnue La matière identifiée des galaxies consiste essentiellement : Étoiles, incluant leur système planétaire Gaz interstellaire d'hydrogène et hélium Traces d'éléments plus lourds dans des molécules et des grains de poussière Leur structure et leur physique sont complexes matière noire, baryonique et non-baryonique Spirales : rotation rapide, disques soutenus par la force centrifuge Elliptiques : rotation lente, soutenues par le mouvement désordonné des étoiles Autres Les galaxies sont organisées à grandes échelles Groupes des quelques dizaines de galaxies Filaments, faits de groupes sur des centaines de millions d'année-lumière Amas à l'intersection des filaments
10 Galaxie d'andromède (M31) : ~100 milliards d'étoiles à 2 millions d'année-lumière 100'000 année-lumière ~ 1018 km = 1 milliard de milliards de km
11 Vue typique du ciel à l œil nu quelque part au hasard dans l'univers : 1-2 galaxies comme Andromède L'Univers est très sombre à nos sens!
12 Le ciel vu par le satellite Planck en ondes millimétriques : de la poussière froide presque partout dans la Voie Lactée, et le fond cosmique en arrière-plan!
13 La Nébuleuse de l'aigle : lumière visible
14 La Nébuleuse de l'aigle : lumière infrarouge
15
16 Le ciel multicolore, radio
17 Le ciel multicolore, H 21cm
18 Le ciel multicolore, infrarouge
19 Le ciel multicolore, visible
20 Le ciel multicolore, UV
21 Le ciel multicolore, rayons X
22 Le ciel multicolore, gamma
23 Le ciel multicolore, gamma
24 Que font les galaxies? Elles évoluent à différents rythmes Transformation du gaz en étoiles Formation d'étoiles : ~ 1 / an Supernovae : ~ 1 / 50 an Temps de rotation : 2 x 108 an Formation / destruction de barre et spirales en 1 x 10 9 an Accrétion de gaz, doublement de la masse en ~5 x 10 9 an Interactions entre galaxies, collisions irrégulières Recyclage du gaz et des éléments lourds produits et éjectés des étoiles Mélange des éléments lourds dans le gaz interstellaire par turbulence Croissance d'un trou noir central massif
25 Galaxie barrée d'eridan (NGC 1300) : ~100 milliards d'étoiles à 60 millions d'année-lumière 100'000 année-lumière ~ 1018 km = 1 milliard de milliards de km
26 100'000 année-lumière ~ 1018 km = 1 milliard de milliards de km
27
28 Trou noir au centre de la Voie Lactée
29
30
31 La Voie Lactée en ondes radio de 21 cm
32 La Voie Lactée en infrarouge proche
33 À partir d'un nuage de gaz froid et sombre les étoiles se forment et le détruisent
34 Diverses galaxies spirales
35 La galaxie lenticulaire du Sombrero
36 Galaxie sphéroïdale naine Leo 1 3'000 année-lumière
37 Galaxie elliptique géante M87 au centre de l'amas de Virgo: un cimetière de centaines de galaxies englouties 1 million d'année-lumière
38 Un groupe de galaxies 1 million d'année-lumière
39 Groupe M81 - M82 Visible Radio 21 cm
40 M82 : une galaxie avec un fort sursaut de formation d'étoiles
41 Un amas de galaxies avec mirages gravitationnels 3 millions d'année-lumière
42 Interaction de galaxies : M51
43 Interaction de galaxies : les Antennes
44 Interaction de galaxies : les Souris
45 Interaction de galaxies
46 Interaction de galaxies
47 Interaction de galaxies
48 Interaction de galaxies
49 D'où viennent les galaxies? Formation multi-échelles spatiales et temporelles des structures 300 millions d'années après le big-bang par instabilité gravitationnelle La formation par fusion est hiérarchique, il y a aussi en même temps évaporation Le taux de formation décroît avec le temps L'univers est ainsi parti d'un état très homogène devenant très inhomogène, grâce à la gravitation
50
51 Grandes structures cosmologiques
52 L'univers ultra-profond
53 Rotation des galaxies spirales Problème de la matière sombre
54 Rotation des galaxies spirales gaz étoiles
55 Résumé Les galaxies sont une étape dans la formation des structures de plus en plus complexes dans l'univers Cette étape est indispensable pour former de nombreuses générations d'étoiles, qui sont elles nécessaires pour fabriquer les éléments lourds (C,N,O...), à leur tour indispensables pour former des poussières, ainsi que les planètes telluriques et la vie Les galaxies sont assez massives pour jouer le rôle de creuset de formation de planètes et de vie Mais seulement ~ 10-50% de la matière composant les galaxies ( 1% de l'univers) est identifiée!
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