Formation et différences des galaxies elliptiques, irrégulières et spirales

Publié le 18 janvier, 2024

Formation de galaxies : pourquoi une galaxie elliptique ressemble-t-elle à une étoile géante ?

En étudiant le ciel nocturne, les gens peuvent observer un large éventail d’objets et de phénomènes célestes. Les étoiles, les comètes, les planètes et les nébuleuses ne représentent que quelques-uns des corps célestes fascinants qui peuvent être observés à l’œil nu ou à l’aide d’un télescope. Les galaxies sont une autre composante importante de l’univers.

Qu’est-ce qu’une galaxie? Une galaxie est un ensemble d’étoiles, de planètes, de nébuleuses, de gaz, de poussières et d’autres matières cosmiques liées entre elles par la gravité. La gravité est une force qui attire la matière vers le centre d’une masse ou d’un objet. Les scientifiques estiment qu’il existe plus de 200 milliards de galaxies dans l’univers, sur la base d’observations effectuées à l’aide de télescopes avancés. La taille des galaxies varie de quelques années-lumière à plusieurs centaines de milliers d’années-lumière en diamètre. Une année-lumière est une unité de longueur astronomique qui fait référence à la distance parcourue par la lumière en un an. Les scientifiques évaluent cela à environ 5,8 billions de milles ou 9,4 billions de kilomètres.

Les astronomes ont développé plusieurs théories pour expliquer les origines des galaxies. Cependant, le modèle le plus largement exclu affirme que toutes les galaxies naissent de nuages ​​de poussière et d’autres matières cosmiques voyageant à travers l’espace. À mesure que ces nuages ​​se rapprochent, leur densité augmente et commencent à tourner autour d’un axe central ; c’est ce qu’on appelle une protogalaxie. À ce stade, les forces attractives de la gravité commencent à attirer davantage de matière, comme les étoiles, les gaz, la poussière et leurs corps célestes associés. À mesure que la protogalaxie continue de tourner, des tourbillons plus petits ou de petites fluctuations de densité de gaz concentrés, de poussière et de matière peuvent se former dans différentes parties de la galaxie. Ces tourbillons peuvent devenir des nébuleuses solaires ou des protoétoiles.

Le système solaire terrestre s’est formé grâce à un processus communément appelé théorie de la nébuleuse solaire. Dans cette théorie, les forces gravitationnelles façonnent la matière en un disque aplati dont la majeure partie est concentrée au centre. À mesure que le disque tourne plus vite, la gravité provoque un compactage supplémentaire de la matière située au centre jusqu’à ce que la fusion nucléaire commence, provoquant la naissance d’une étoile. La matière restante dans le disque forme les planètes et leurs satellites, qui gravitent autour de l’étoile.

À mesure qu’une galaxie grandit et mûrit, les objets célestes et les systèmes solaires peuvent parfois entrer en collision, provoquant le rejet des étoiles et de leurs planètes vers les bords de la galaxie. Les collisions ultérieures contribuent à augmenter la taille et l’organisation de chaque galaxie. En fonction de l’organisation de la matière au sein d’une galaxie, les scientifiques ont identifié trois principaux types de galaxies: elliptiques, spirales et irrégulières.

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Types de galaxies

Les scientifiques utilisent la forme générale des galaxies pour différencier les types de galaxies. Les sous-sections suivantes exploreront les galaxies elliptiques, spirales et irrégulières.

Galaxie elliptique

Les scientifiques pensent que les galaxies elliptiques font partie des galaxies les plus anciennes de l’univers et sont donc les plus évoluées des trois types de galaxies. Les galaxies elliptiques, qui possèdent une forme sphérique ou en forme de concombre, représentent près de 33 % des galaxies de l’univers. Les étoiles matures qui ont utilisé la majorité de la poussière et du gaz disponibles dans la galaxie forment cette forme elliptique. De plus, les galaxies elliptiques sont caractérisées par des étoiles qui tournent sur des orbites aléatoires.

En conséquence, les galaxies elliptiques contiennent très peu de poussière et de gaz, ce qui les rend parfois sombres par rapport à d’autres types de galaxies. Un trou noir fait référence à une région de l’espace où un fort champ gravitationnel empêche la matière et la lumière de s’échapper.

Parfois, la forme sphérique d’une galaxie elliptique et l’absence de poussière et de gaz peuvent faire ressembler les galaxies elliptiques à une seule étoile géante. Cependant, il s’agit d’une illusion d’optique créée par l’uniformité de la lumière émise par ces galaxies. L’absence de gaz et de poussières dans les galaxies elliptiques peut aussi résulter de la présence de trous noirs au centre de certaines galaxies elliptiques.

La figure 1 montre un exemple de galaxie elliptique. Cette galaxie s’appelle NGC 3923 et est située à plus de 90 millions d’années-lumière de la Terre. Notez la forme en forme de concombre de la galaxie.

Figure 1. Un exemple de galaxie elliptique.

Une image d’une galaxie elliptique, avec des étoiles en forme de concombre.

Galaxie spirale

Les galaxies spirales doivent leur nom à leur forme distinctive, car elles possèdent un disque central avec des bras s’étendant à partir du disque. Les galaxies spirales ressemblent en apparence à un moulinet ou à une étoile de mer. Il existe deux types différents de galaxies spirales: normales ou barrées. Bien que les deux possèdent la forme spirale typique, les galaxies spirales barrées diffèrent des galaxies spirales normales en raison d’une grande barre d’étoiles traversant le centre. La Voie Lactée, où se trouve le système solaire terrestre, représente une galaxie spirale.

Les galaxies spirales sont brillantes en raison de la formation active d’étoiles. Ainsi, les galaxies spirales sont considérées comme beaucoup plus jeunes que les galaxies elliptiques. En raison de la formation active d’étoiles, les scientifiques pensent que les galaxies spirales représentent près de 60 % de toutes les galaxies de l’univers. La majorité des étoiles se trouvent donc dans les galaxies spirales.

La figure 2 montre un exemple de galaxie spirale sans nom. Notez le disque central et les bras qui partent du centre de la galaxie.

Figure 2. Un exemple de galaxie spirale.

Une image d'une galaxie spirale, montrant le disque central et les bras en spirale de la galaxie.

Galaxie irrégulière

Les galaxies sans forme distinctive sont appelées galaxies irrégulières. Comme les galaxies elliptiques, les galaxies irrégulières contiennent peu de poussière. Cependant, contrairement aux galaxies elliptiques, les galaxies irrégulières se caractérisent par des quantités importantes de gaz interstellaires. Elles possèdent une combinaison d’étoiles anciennes et jeunes, car les galaxies irrégulières sont généralement des galaxies satellites formées à partir de collisions avec d’autres galaxies ou d’autres activités stellaires turbulentes.

La figure 3 montre NGC 1592, une galaxie irrégulière. Notez l’absence de forme distincte formée par la lumière émise.

Figure 3. Un exemple de galaxie irrégulière.

Une image d'une galaxie irrégulière montrant l'absence de forme distincte dans cette galaxie.


Comme le démontrent les descriptions ci-dessus, il existe plusieurs différences entre les galaxies elliptiques, irrégulières et spirales.

Lorsque l’on compare les galaxies elliptiques et spirales, il existe deux différences distinctes. Premièrement, les galaxies elliptiques se caractérisent par une forme sphérique ou en forme de concombre, tandis que les galaxies spirales ont un disque central entouré de bras spiraux. De plus, les galaxies elliptiques contiennent des étoiles plus anciennes et plus sombres, tandis que les galaxies spirales sont des pépinières solaires contenant des étoiles plus jeunes et plus brillantes. Les galaxies irrégulières se distinguent des galaxies elliptiques et spirales par leur absence de forme distincte. De plus, les galaxies irrégulières contiennent une combinaison d’étoiles anciennes et jeunes.


Les scientifiques pensent que toutes les structures du cosmos ont commencé par de petites fluctuations ou changements de densité dans de petites zones de l’univers. Les galaxies sont des exemples d’une telle structure céleste. Une galaxie est un ensemble en rotation d’étoiles, de planètes, de poussières et de gaz maintenus ensemble par la gravité. Les astronomes ont identifié trois types de galaxies en fonction de leurs formes: elliptiques, spirales et irrégulières. Les galaxies elliptiques ont la forme de sphères ou de concombres et contiennent de vieilles étoiles qui tournent sur des orbites aléatoires. En conséquence, les galaxies elliptiques seraient très évoluées en termes d’âge.

Les galaxies spirales ont un disque central entouré de bras en spirale et sont des pépinières solaires où naissent de nouvelles étoiles. Contrairement aux galaxies elliptiques, les galaxies spirales sont plus jeunes et contiennent davantage de poussières et de gaz interstellaires. Les galaxies irrégulières n’ont pas de forme distinctive et possèdent une combinaison d’étoiles anciennes et nouvelles. Les astronomes pensent que les galaxies irrégulières se forment à partir de violentes collisions entre galaxies ou d’une violente activité interstellaire.



Transcription vidéo

Formation de galaxie

Regardez le ciel nocturne clair. Découvrez notre galaxie. Il y a tellement d’étoiles là-haut ! Trop nombreux pour même les compter. Les astronomes estiment qu’il y a plus de 100 milliards d’étoiles dans notre seule galaxie, et plus de 100 milliards de galaxies dans l’univers entier ! Cela fait beaucoup d’étoiles ! Alors, comment notre galaxie s’est-elle formée? Comment se forme une galaxie? Et d’ailleurs, qu’est-ce qu’une galaxie?

Commençons par le début. Une galaxie est un groupe d’étoiles, de poussières et de gaz maintenus ensemble par la gravité. Les galaxies se sont formées après la naissance de l’univers. L’univers, qui comprend toute l’existence, y compris les planètes, les étoiles, les galaxies, le contenu de l’espace intergalactique ainsi que toute la matière et l’énergie, est né avec le Big Bang. Le Big Bang s’est produit lorsqu’un petit morceau de masse a soudainement explosé et s’est propagé vers l’extérieur pour former l’univers. À sa naissance, notre univers était assez homogène. Il y avait peu de structure et pas de galaxies.


Photo de la Voie Lactée, une galaxie spirale
Galaxie spirale

Les astronomes pensent que toutes les structures de l’univers que nous voyons aujourd’hui ont commencé par de petites fluctuations ou changements de densité dans de petites zones de l’univers. C’est ce qu’on appelle l’ hypothèse de la nébuleuse solaire, selon laquelle le système solaire a commencé comme un nuage de poussière et de gaz interstellaires, connu sous le nom de nébuleuse, qui a commencé à tourner et à se condenser pour former un système solaire. Ces petits changements de densité ont attiré du gaz et de la matière noire – une matière qui constitue la majorité de l’univers, mais que nous ne pouvons pas voir. Ces attractions de matière sont considérées comme les premières galaxies, ou proto-galaxies. Peu de temps après la formation des proto-galaxies, les gaz hydrogène et hélium qu’elles contenaient se sont condensés pour former les premières étoiles. L’univers était très violent dans ses premières années et les galaxies se sont développées rapidement.

Les galaxies se répartissent en trois grandes catégories, basées sur le rôle du renflement (la distribution ronde des étoiles au centre) et du disque (la distribution plate qui comprend les bras spiraux). Les catégories sont elliptiques, spirales et irrégulières. Celle que vous connaissez probablement le mieux est notre propre Voie Lactée, une galaxie spirale plate et en forme de crêpe.

Galaxie spirale

Les galaxies spirales sont des disques de gaz et d’étoiles minces, denses et hautement organisés qui tournent très rapidement. Les disques des galaxies spirales sont très fragiles et les fusions avec d’autres galaxies peuvent rapidement les détruire.

Les galaxies spirales comportent trois parties principales: un renflement, un disque et un halo. Pensez à l’image classique d’un vieux vaisseau spatial. Le renflement est une structure sphérique trouvée au centre de la galaxie. Cette fonctionnalité contient principalement des étoiles plus anciennes. Le disque est composé de poussière, de gaz et d’étoiles plus jeunes. Le disque possède des bras en spirale. Notre Soleil et notre système solaire sont situés dans l’un des bras de la galaxie spirale de la Voie Lactée. Le halo d’une galaxie est une structure sphérique lâche située autour du renflement et d’une partie du disque.

Galaxie elliptique


Photo d’une galaxie elliptique
Galaxie elliptique

Un autre type de galaxie est la galaxie elliptique massive. Une galaxie elliptique est essentiellement constituée d’un renflement sans disque. Leur forme varie de presque sphérique à celle d’un ballon de football très allongé, et leur taille va de la plus petite à la plus grande galaxie connue. Ils n’ont pas de bras spiraux et peu ou pas de formation d’étoiles s’y produit.

Dans une galaxie elliptique, les étoiles sont sur une orbite aléatoire au lieu de tourner comme dans une galaxie spirale. Ces types de galaxies sont constituées de vieilles étoiles et contiennent peu ou pas de poussière. Toutes les galaxies elliptiques étudiées jusqu’à présent par les astronomes possèdent d’énormes trous noirs en leur centre. Un trou noir est une étoile effondrée dont le volume est si petit que sa gravité empêche toute fuite, y compris la lumière. La massivité de ces trous noirs est en corrélation avec la masse de la galaxie elle-même.

Les astronomes pensent que les galaxies elliptiques sont très évoluées et comptent parmi les systèmes les plus évolués de l’univers. Ils évoluent à partir de fusions violentes de galaxies plus petites, souvent à des vitesses de 500 kilomètres par seconde ! Les galaxies elliptiques et spirales constituent la majorité de toutes les galaxies de l’univers.

Galaxie irrégulière

Galaxies irrégulières


Photo d’une galaxie irrégulière
Galaxie irrégulière

Une galaxie irrégulière est une galaxie qui n’a pas de forme clairement définie. Il contient de grandes quantités de gaz et de poussières et possède de très jeunes étoiles. Elles ne représentent qu’un petit pourcentage des galaxies connues.

Résumé de la leçon

À la suite du Big Bang, l’explosion survenue il y a 13 milliards d’années qui a donné naissance à toute la matière et à l’énergie que nous étudions aujourd’hui, de nombreuses galaxies se sont formées. Ces galaxies ont pris l’une des trois formes suivantes.

  • Une galaxie spirale est constituée d’un disque aplati en rotation avec des bras qui tournent très rapidement.
  • Une galaxie elliptique est le type de galaxie le plus courant, elle a une forme arrondie et présente peu ou pas de formation d’étoiles.
  • Une galaxie irrégulière est une galaxie sans forme définie et composée de très jeunes étoiles.

Résultats d’apprentissage

Après avoir regardé cette leçon, vous devriez être capable de :

  • Définir la galaxie, la proto-galaxie, la matière noire et le trou noir
  • Expliquer l’hypothèse de la nébulaire solaire
  • Décrire les galaxies spirales, elliptiques et irrégulières


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