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Qu'est-ce qu'une galaxie ? Quelle forme a la Voie Lactée ? Origine de la Voie Lactée.

Les astronomes disent qu'à l'œil nu, une personne peut voir environ 4,5 mille étoiles. Et ce malgré le fait que seule une petite partie de l'une des images les plus étonnantes et non identifiées du monde se révèle à nos yeux : dans la seule Voie Lactée, il y a plus de deux cents milliards de corps célestes (les scientifiques ont l'occasion d'observer seulement deux milliards).

La Voie Lactée est une galaxie spirale barrée, représentant un immense système stellaire lié gravitationnellement dans l’espace. Avec les galaxies voisines d'Andromède et du Triangle et plus de quarante galaxies satellites naines, elle fait partie du superamas de la Vierge.

L'âge de la Voie Lactée dépasse 13 milliards d'années, et pendant cette période, de 200 à 400 milliards d'étoiles et de constellations, plus d'un millier d'énormes nuages de gaz, amas et nébuleuses s'y sont formés. Si vous regardez une carte de l'Univers, vous pouvez voir que la Voie Lactée y est présentée sous la forme d'un disque d'un diamètre de 30 000 parsecs (1 parsec est égal à 3,086 * 10 à la puissance 13 des kilomètres) et une épaisseur moyenne d'environ mille années-lumière (en une année-lumière, près de 10 000 milliards de kilomètres).

Les astronomes ont du mal à déterminer exactement combien pèse la Galaxie, car la majeure partie du poids n'est pas contenue dans les constellations, comme on le pensait auparavant, mais dans la matière noire, qui n'émet ni n'interagit avec de rayonnement électromagnétique. Selon des calculs très approximatifs, le poids de la Galaxie varie de 5*10 11 à 3*10 12 masses solaires.

Comme tous les corps célestes, la Voie Lactée tourne autour de son axe et se déplace autour de l'Univers. Il convient de garder à l'esprit que lorsqu'elles se déplacent, les galaxies entrent constamment en collision les unes avec les autres dans l'espace et que celle qui a la plus grande taille absorbe les plus petites, mais si leurs tailles coïncident, la formation active d'étoiles commence après la collision.

Ainsi, les astronomes suggèrent que dans 4 milliards d'années, la Voie Lactée dans l'Univers entrera en collision avec la Galaxie d'Andromède (elles se rapprochent à une vitesse de 112 km/s), provoquant l'émergence de nouvelles constellations dans l'Univers.

Quant au mouvement autour de son axe, la Voie Lactée se déplace de manière inégale et même chaotique dans l'espace, puisque chaque système stellaire, nuage ou nébuleuse qui s'y trouve a sa propre vitesse et ses orbites. différents types et les formulaires.

Structure de la galaxie

Si vous regardez attentivement une carte de l’espace, vous remarquerez que la Voie Lactée est très comprimée dans l’avion et ressemble à une « soucoupe volante » ( système solaire situé presque à la limite du système stellaire). La Voie lactée se compose d'un noyau, d'une barre, d'un disque, de bras en spirale et d'une couronne.

Cœur

Le noyau est situé dans la constellation du Sagittaire, où se trouve une source de rayonnement non thermique dont la température est d'environ dix millions de degrés - un phénomène caractéristique uniquement des noyaux des galaxies. Au centre du noyau se trouve une condensation - un renflement constitué d'un grand nombre d'étoiles anciennes se déplaçant sur une orbite allongée, dont beaucoup sont à la fin de leur cycle de vie.

Ainsi, il y a quelque temps, des astronomes américains ont découvert ici une zone mesurant 12 parsecs sur 12, composée de constellations mortes et mourantes.

Au centre même du noyau se trouve un trou noir supermassif (une zone de l’espace qui a une gravité si puissante que même la lumière est incapable de la quitter), autour duquel tourne un trou noir plus petit. Ensemble, ils exercent une telle influence gravitationnelle sur les étoiles et les constellations proches qu'ils se déplacent selon des trajectoires inhabituelles pour les corps célestes de l'Univers.

De plus, le centre de la Voie Lactée se caractérise par une extrêmement forte concentration d'étoiles dont la distance est plusieurs centaines de fois inférieure à celle de la périphérie. La vitesse de déplacement de la plupart d'entre eux est absolument indépendante de leur distance par rapport au noyau, et donc vitesse moyenne la rotation varie de 210 à 250 km/s.

Sauteur

Le pont, d'une taille de 27 000 années-lumière, traverse la partie centrale de la Galaxie selon un angle de 44 degrés par rapport à la ligne conventionnelle entre le Soleil et le noyau de la Voie lactée. Elle se compose principalement d'anciennes étoiles rouges (environ 22 millions) et est entourée d'un anneau gazeux qui contient la majeure partie de l'hydrogène moléculaire. C'est donc une région où les étoiles se forment en le plus grand nombre. Selon une théorie, une telle formation active d'étoiles se produit dans le pont en raison du fait qu'il laisse passer le gaz à travers lui, à partir duquel naissent les constellations.

Disque

La Voie Lactée est un disque composé de constellations, de nébuleuses gazeuses et de poussières (son diamètre est d'environ 100 000 années-lumière et son épaisseur de plusieurs milliers). Le disque tourne beaucoup plus vite que la couronne, située aux bords de la Galaxie, tandis que la vitesse de rotation à différentes distances du noyau est inégale et chaotique (varie de zéro dans le noyau à 250 km/h à une distance de 2 mille années-lumière). Les nuages de gaz, ainsi que les jeunes étoiles et constellations, sont concentrés près du plan du disque.

AVEC dehors La Voie Lactée contient une couche d’hydrogène atomique qui s’étend dans l’espace à mille cinq cents années-lumière des spirales extérieures. Même si cet hydrogène est dix fois plus épais qu’au centre de la Galaxie, sa densité est tout autant inférieure. Aux abords de la Voie Lactée, des accumulations denses de gaz d'une température de 10 000 degrés, dont les dimensions dépassent plusieurs milliers d'années-lumière, ont été découvertes.

Manchons spiralés

Immédiatement derrière l'anneau de gaz se trouvent cinq bras spiraux principaux de la Galaxie, dont la taille varie de 3 à 4,5 mille parsecs : Cygnus, Persée, Orion, Sagittaire et Centaure (le Soleil est situé à partir de à l'intérieur les bras d'Orion). Le gaz moléculaire est inégalement réparti dans les bras et n'obéit pas toujours aux règles de rotation de la Galaxie, introduisant des erreurs.

Couronne

La couronne de la Voie lactée apparaît comme un halo sphérique qui s'étend de cinq à dix années-lumière au-delà de la Galaxie. La couronne est constituée d'amas globulaires, de constellations, d'étoiles individuelles (pour la plupart anciennes et de faible masse), de galaxies naines et de gaz chauds. Elles se déplacent toutes autour du noyau sur des orbites allongées, tandis que la rotation de certaines étoiles est si aléatoire que même la vitesse des étoiles proches peut différer considérablement, de sorte que la couronne tourne extrêmement lentement.

Selon une hypothèse, la couronne serait née de l'absorption de galaxies plus petites par la Voie lactée et serait donc leurs restes. Selon les données préliminaires, l'âge du halo dépasse douze milliards d'années et est le même que celui de la Voie lactée. La formation des étoiles ici est donc déjà terminée.

espace étoile

Si vous regardez le ciel étoilé la nuit, la Voie Lactée peut être vue de n'importe quel point. globe sous la forme d'une bande de couleur claire (comme notre système stellaire est situé à l'intérieur du bras d'Orion, seule une partie de la Galaxie est accessible à la visualisation).

La carte de la Voie Lactée montre que notre Soleil est situé presque sur le disque de la Galaxie, à son bord même, et que sa distance au noyau est de 26 à 28 000 années-lumière. Sachant que le Soleil se déplace à une vitesse d'environ 240 km/h, pour faire un tour, il lui faut environ 200 millions d'années (sur toute la durée de son existence, notre étoile n'a pas fait trente fois le tour de la Galaxie).

Il est intéressant de noter que notre planète est située dans un cercle de corotation - un endroit où la vitesse de rotation des étoiles coïncide avec la vitesse de rotation des bras, de sorte que les étoiles ne quittent jamais ces bras ni n'y entrent. Ce cercle est caractérisé par un niveau de rayonnement élevé, on pense donc que la vie ne peut apparaître que sur des planètes à proximité desquelles se trouvent très peu d'étoiles.

Ce fait s’applique également à notre Terre. Étant en périphérie, il est situé dans un endroit assez calme de la Galaxie, et donc pendant plusieurs milliards d'années il n'a pratiquement pas été soumis aux cataclysmes globaux, dont l'Univers est si riche. C’est peut-être l’une des principales raisons pour lesquelles la vie a pu naître et survivre sur notre planète.

La Voie Lactée est la galaxie qui contient la Terre, le système solaire et toutes les étoiles visibles à l'œil nu. Fait référence aux galaxies spirales barrées.

La Voie Lactée, avec la Galaxie d'Andromède (M31), la Galaxie du Triangle (M33) et plus de 40 galaxies satellites naines - la sienne et Andromède - forment le Groupe Local de galaxies, qui fait partie du Superamas Local (Superamas de la Vierge) .

Histoire de la découverte

La découverte de Galilée

La Voie Lactée n'a révélé son secret qu'en 1610. C'est alors que fut inventé le premier télescope, utilisé par Galileo Galilei. Le célèbre scientifique a vu à travers l'appareil que la Voie Lactée était un véritable amas d'étoiles qui, vu à l'œil nu, se fondaient en une bande continue légèrement scintillante. Galilée a même réussi à expliquer l'hétérogénéité de la structure de cette bande. Cela a été causé par la présence non seulement d’amas d’étoiles dans le phénomène céleste. Il y a aussi des nuages sombres. La combinaison de ces deux éléments crée une image étonnante d’un phénomène nocturne.

La découverte de William Herschel

L'étude de la Voie lactée s'est poursuivie jusqu'au XVIIIe siècle. Durant cette période, son chercheur le plus actif fut William Herschel. Le célèbre compositeur et musicien fabriquait des télescopes et étudiait la science des étoiles. La découverte la plus importante de Herschel fut le Grand Plan de l'Univers. Ce scientifique a observé les planètes à travers un télescope et les a comptées dans différentes parties du ciel. Des recherches ont permis de conclure que la Voie lactée est une sorte d'île étoilée dans laquelle se trouve notre Soleil. Herschel a même dessiné un plan schématique de sa découverte. Sur la photo, le système stellaire était représenté sous la forme d’une meule et avait une forme allongée et irrégulière. Au même moment, le soleil était à l’intérieur de cet anneau qui entourait notre monde. C’est exactement ainsi que tous les scientifiques imaginaient notre Galaxie jusqu’au début du siècle dernier.

Ce n’est que dans les années 1920 que furent publiés les travaux de Jacobus Kaptein, dans lesquels la Voie lactée était décrite de manière la plus détaillée. Parallèlement, l'auteur a donné un schéma de l'île étoilée, le plus proche possible de celui que nous connaissons actuellement. Aujourd'hui, nous savons que la Voie lactée est une galaxie qui contient le système solaire, la Terre et les étoiles individuelles visibles à l'œil nu.

Quelle forme a la Voie Lactée ?

Lors de l'étude des galaxies, Edwin Hubble les a classées en différents types de galaxies elliptiques et spirales. Les galaxies spirales ont la forme d'un disque avec des bras spiraux à l'intérieur. Étant donné que la Voie lactée a la forme d’un disque et de galaxies spirales, il est logique de supposer qu’il s’agit probablement d’une galaxie spirale.

Dans les années 1930, R. J. Trumpler s'est rendu compte que les estimations de la taille de la Voie lactée faites par Capetin et d'autres scientifiques étaient erronées car les mesures étaient basées sur des observations utilisant des ondes de rayonnement dans la région visible du spectre. Trumpler a conclu que l’énorme quantité de poussière présente dans le plan de la Voie lactée absorbe la lumière visible. Par conséquent, les étoiles lointaines et leurs amas semblent plus fantomatiques qu’ils ne le sont réellement. Pour cette raison, pour imager avec précision les étoiles et les amas d’étoiles à l’intérieur de la Voie lactée, les astronomes ont dû trouver un moyen de voir à travers la poussière.

Dans les années 1950, les premiers radiotélescopes furent inventés. Les astronomes ont découvert que les atomes d’hydrogène émettent des rayonnements sous forme d’ondes radio et que ces ondes radio peuvent pénétrer dans la poussière de la Voie lactée. Ainsi, il est devenu possible de voir les bras spiraux de cette galaxie. A cet effet, le marquage des étoiles était utilisé par analogie avec les marquages lors de la mesure des distances. Les astronomes ont réalisé que les étoiles spectrales de type O et B pourraient servir à atteindre cet objectif.

De telles étoiles ont plusieurs caractéristiques :

luminosité– ils sont très visibles et se retrouvent souvent en petits groupes ou associations ;
chaud– ils émettent des ondes différentes longueurs(ondes visibles, infrarouges, radio) ;
durée de vie courte– ils vivent environ 100 millions d’années. Compte tenu de la vitesse à laquelle les étoiles tournent au centre de la galaxie, elles ne s’éloignent pas beaucoup de leur lieu de naissance.

Les astronomes peuvent utiliser des radiotélescopes pour localiser les positions des étoiles O et B et, sur la base des décalages Doppler du spectre radio, déterminer leur vitesse. Après avoir effectué de telles opérations sur de nombreuses étoiles, les scientifiques ont pu produire des cartes combinées radio et optiques des bras spiraux de la Voie lactée. Chaque bras porte le nom de la constellation qui y existe.

Les astronomes pensent que le mouvement de la matière autour du centre de la galaxie crée des ondes de densité (régions de densité élevée et faible), tout comme ce que l'on voit lorsque l'on mélange une pâte à gâteau avec un batteur électrique. On pense que ces ondes de densité sont à l’origine de la nature spirale de la galaxie.

Ainsi, en observant le ciel à différentes longueurs d'onde (radio, infrarouge, visible, ultraviolet, rayons X) à l'aide de divers télescopes terrestres et spatiaux, différentes images de la Voie lactée peuvent être obtenues.

effet Doppler. Tout comme le son aigu d’une sirène de camion de pompiers s’atténue à mesure que le véhicule s’éloigne, le mouvement des étoiles affecte les longueurs d’onde de la lumière qui les relient à la Terre. Ce phénomène est appelé effet Doppler. Nous pouvons mesurer cet effet en mesurant les raies du spectre de l’étoile et en les comparant au spectre d’une lampe standard. Le degré de décalage Doppler montre à quelle vitesse l'étoile se déplace par rapport à nous. De plus, la direction du décalage Doppler peut nous indiquer la direction dans laquelle l’étoile se déplace. Si le spectre d’une étoile se déplace vers l’extrémité bleue, alors l’étoile se dirige vers nous ; s'il est dans la direction rouge, il s'éloigne.

Structure de la Voie Lactée

Si nous examinons attentivement la structure de la Voie Lactée, nous verrons ce qui suit :

Disque galactique. La plupart des étoiles de la Voie Lactée sont concentrées ici.

Le disque lui-même est divisé en les parties suivantes :

Le noyau est le centre du disque ;
Les arcs sont les zones autour du noyau, y compris les zones directement au-dessus et au-dessous du plan du disque.
Les bras en spirale sont des zones qui s'étendent vers l'extérieur à partir du centre. Notre système solaire est situé dans l’un des bras spiraux de la Voie Lactée.

Amas globulaires. Plusieurs centaines d'entre eux sont dispersés au-dessus et au-dessous du plan du disque.
Halo. Il s’agit d’une vaste région sombre qui entoure toute la galaxie. Le halo est constitué de gaz à haute température et éventuellement de matière noire.

Le rayon du halo est considérablement plus de tailles disque et, selon certaines données, atteint plusieurs centaines de milliers d'années-lumière. Le centre de symétrie du halo de la Voie Lactée coïncide avec le centre du disque galactique. Le halo est principalement constitué d’étoiles très anciennes et sombres. L'âge de la composante sphérique de la Galaxie dépasse 12 milliards d'années. La partie centrale et la plus dense du halo située à plusieurs milliers d'années-lumière du centre de la Galaxie est appelée renflement(traduit de l'anglais par « épaississement »). Le halo dans son ensemble tourne très lentement.

Comparé au halo disque tourne sensiblement plus vite. Cela ressemble à deux assiettes pliées sur les bords. Le diamètre du disque de la Galaxie est d'environ 30 kpc (100 000 années-lumière). L'épaisseur est d'environ 1000 années-lumière. La vitesse de rotation n'est pas la même différentes distances du centre. Elle passe rapidement de zéro au centre à 200-240 km/s à une distance de 2 000 années-lumière. La masse du disque est 150 milliards de fois supérieure à la masse du Soleil (1,99 * 10 30 kg). Les jeunes étoiles et amas d’étoiles sont concentrés dans le disque. Parmi eux se trouvent de nombreuses étoiles brillantes et chaudes. Le gaz présent dans le disque galactique est inégalement réparti, formant des nuages géants. Principal élément chimique dans notre Galaxie se trouve l’hydrogène. Environ 1/4 est constitué d’hélium.

L'une des régions les plus intéressantes de la Galaxie est son centre, ou cœur, situé en direction de la constellation du Sagittaire. Le rayonnement visible des régions centrales de la Galaxie nous est complètement caché par d’épaisses couches de matière absorbante. Par conséquent, il n'a commencé à être étudié qu'après la création de récepteurs de rayonnement infrarouge et radio, qui sont absorbés dans une moindre mesure. Les régions centrales de la Galaxie sont caractérisées par une forte concentration d'étoiles : il y en a plusieurs milliers dans chaque parsec cubique. Plus près du centre, des zones d'hydrogène ionisé et de nombreuses sources de rayonnement infrarouge sont notées, indiquant la formation d'étoiles qui s'y produit. Au centre même de la Galaxie, on suppose l'existence d'un objet massif et compact - un trou noir d'une masse d'environ un million de masses solaires.

L'une des formations les plus remarquables est branches en spirale (ou manches). Ils ont donné le nom à ce type d'objets : galaxies spirales. Le long des bras se concentrent principalement les étoiles les plus jeunes, de nombreux amas d'étoiles ouverts, ainsi que des chaînes de nuages denses de gaz interstellaire dans lesquels les étoiles continuent de se former. Contrairement à un halo, où toute manifestation d'activité stellaire est extrêmement rare, une vie vigoureuse se poursuit dans les branches, associée à la transition continue de la matière de l'espace interstellaire aux étoiles et vice-versa. Les bras spiraux de la Voie lactée nous sont en grande partie cachés par la matière absorbante. Leur étude détaillée a commencé après l’avènement des radiotélescopes. Ils ont permis d'étudier la structure de la Galaxie en observant l'émission radio d'atomes d'hydrogène interstellaires concentrés le long de longues spirales. Selon les concepts modernes, les bras spiraux sont associés à des ondes de compression se propageant à travers le disque galactique. En passant par les régions de compression, la matière du disque devient plus dense et la formation d'étoiles à partir de gaz devient plus intense. Les raisons de l'apparition d'une structure d'onde aussi unique dans les disques des galaxies spirales ne sont pas tout à fait claires. De nombreux astrophysiciens travaillent sur ce problème.

La place du Soleil dans la galaxie

À proximité du Soleil, il est possible de tracer des sections de deux branches en spirale, distantes de nous d'environ 3 000 années-lumière. En fonction des constellations où se trouvent ces zones, elles sont appelées bras du Sagittaire et bras de Persée. Le soleil est presque à mi-chemin entre ces bras spiraux. Certes, relativement proche (selon les normes galactiques) de nous, dans la constellation d'Orion, passe une autre branche, moins clairement exprimée, qui est considérée comme une branche de l'un des principaux bras spiraux de la Galaxie.

La distance entre le Soleil et le centre de la Galaxie est de 23 à 28 000 années-lumière, soit 7 à 9 000 parsecs. Cela suggère que le Soleil est situé plus près de la périphérie du disque que de son centre.

Avec toutes les étoiles proches, le Soleil tourne autour du centre de la Galaxie à une vitesse de 220 à 240 km/s, effectuant une révolution en environ 200 millions d'années. Cela signifie qu'au cours de toute son existence, la Terre n'a pas fait le tour du centre de la Galaxie plus de 30 fois.

La vitesse de rotation du Soleil autour du centre de la Galaxie coïncide pratiquement avec la vitesse à laquelle l'onde de compactage, formant le bras spiral, se déplace dans cette région. Cette situation est généralement inhabituelle pour la Galaxie : les branches spirales tournent à une vitesse angulaire constante, comme les rayons d'une roue, et le mouvement des étoiles, comme nous l'avons vu, obéit à un schéma complètement différent. Par conséquent, presque toute la population stellaire du disque tombe à l’intérieur de la branche spirale ou la quitte. Le seul endroit où coïncident les vitesses des étoiles et des bras spiraux est ce qu'on appelle le cercle de corotation, et c'est sur lui que se trouve le Soleil !

Cette circonstance est extrêmement favorable pour la Terre. En effet, des processus violents se produisent dans les branches spirales, générant de puissants rayonnements destructeurs pour tous les êtres vivants. Et aucune atmosphère ne pouvait s’en protéger. Mais notre planète existe dans un endroit relativement calme de la Galaxie et n’a pas subi l’influence de ces cataclysmes cosmiques depuis des centaines de millions et des milliards d’années. C’est peut-être pour cela que la vie a pu naître et survivre sur Terre.

Pendant longtemps, la position du Soleil parmi les étoiles a été considérée comme la plus ordinaire. Nous savons aujourd’hui qu’il n’en est rien : dans un certain sens, c’est privilégié. Et cela doit être pris en compte lorsqu’on discute de la possibilité de l’existence de la vie dans d’autres parties de notre Galaxie.

Emplacement des étoiles

Dans un ciel nocturne sans nuages, la Voie Lactée est visible de n'importe où sur notre planète. Cependant, seule une partie de la Galaxie est accessible à l’œil humain, c’est-à-dire un système d’étoiles situé à l’intérieur du bras d’Orion. Qu'est-ce que la Voie Lactée ? La définition de toutes ses parties dans l'espace devient plus claire si l'on considère une carte des étoiles. Dans ce cas, il devient clair que le Soleil, qui éclaire la Terre, est situé presque sur le disque. C'est presque le bord de la Galaxie, où la distance du noyau est de 26 à 28 000 années-lumière. Se déplaçant à une vitesse de 240 kilomètres par heure, le Soleil passe 200 millions d'années sur une révolution autour du noyau, donc pendant toute son existence, il n'a fait que trente fois le tour du disque, faisant le tour du noyau. Notre planète est située dans ce qu'on appelle le cercle de corotation. C'est un endroit où les vitesses de rotation des bras et des étoiles sont identiques. Ce cercle est caractérisé par niveau augmenté radiation. C'est pourquoi la vie, comme le pensent les scientifiques, ne pourrait surgir que sur cette planète à proximité de laquelle se trouvent un petit nombre d'étoiles. Notre Terre était une telle planète. Il est situé à la périphérie de la Galaxie, dans son endroit le plus calme. C'est pourquoi il n'y a pas eu de cataclysmes globaux sur notre planète depuis plusieurs milliards d'années, comme cela se produit souvent dans l'Univers.

À quoi ressemblera la mort de la Voie Lactée ?

L’histoire cosmique de la mort de notre galaxie commence ici et maintenant. Nous pouvons regarder aveuglément autour de nous, pensant que la Voie lactée, Andromède (notre grande sœur) et un tas d'inconnus - nos voisins cosmiques - sont notre maison, mais en réalité, il y a bien plus que cela. Il est temps d'explorer ce qui nous entoure. Aller.

Galaxie triangulaire. Avec une masse d'environ 5 % de celle de la Voie Lactée, c'est la troisième plus grande galaxie du groupe local. Il a une structure en spirale, ses propres satellites et pourrait être un satellite de la galaxie d'Andromède.
Grand Nuage de Magellan. Cette galaxie ne représente que 1 % de la masse de la Voie Lactée, mais est la quatrième plus grande de notre groupe local. Elle est très proche de notre Voie lactée – à moins de 200 000 années-lumière – et subit une formation active d’étoiles alors que les interactions de marée avec notre galaxie provoquent l’effondrement du gaz et produisent de nouvelles étoiles plus chaudes et plus grandes dans l’Univers.
Petit nuage de Magellan, NGC 3190 et NGC 6822. Toutes ont une masse comprise entre 0,1 % et 0,6 % de celle de la Voie Lactée (et on ne sait pas laquelle est la plus grande) et toutes les trois sont des galaxies indépendantes. Chacun d’eux contient plus d’un milliard de masses solaires de matière.
Galaxies elliptiques M32 et M110. Ce ne sont peut-être « que » des satellites d’Andromède, mais ils possèdent chacun plus d’un milliard d’étoiles, et ils pourraient même être plus massifs que les numéros 5, 6 et 7.

De plus, il existe au moins 45 autres galaxies plus petites connues qui composent notre groupe local. Chacun d’eux est entouré d’un halo de matière noire ; chacun d’eux est lié gravitationnellement à l’autre, situé à une distance de 3 millions d’années-lumière. Malgré leur taille, leur masse et leur taille, aucun d’entre eux ne subsistera dans quelques milliards d’années.

Donc l'essentiel

Au fil du temps, les galaxies interagissent gravitationnellement. Non seulement ils se rassemblent en raison de l’attraction gravitationnelle, mais interagissent également selon les marées. Nous parlons généralement des marées dans le contexte de la Lune tirant sur les océans de la Terre et créant des marées hautes et basses, et cela est en partie vrai. Mais d’un point de vue galactique, les marées sont un processus moins perceptible. La partie d’une petite galaxie proche d’une grande sera attirée avec une force gravitationnelle plus grande, et la partie la plus éloignée subira moins de gravité. En conséquence, la petite galaxie s’étirera et finira par se briser sous l’influence de la gravité.

Les petites galaxies qui font partie de notre groupe local, comprenant à la fois les nuages de Magellan et les galaxies naines elliptiques, seront ainsi déchirées et leur matière sera incluse dans les grandes galaxies avec lesquelles elles fusionneront. «Et alors», dites-vous. Après tout, ce n’est pas complètement la mort, car les grandes galaxies resteront en vie. Mais même eux n’existeront pas éternellement dans cet état. Dans 4 milliards d’années, l’attraction gravitationnelle mutuelle de la Voie lactée et d’Andromède entraînera les galaxies dans une danse gravitationnelle qui mènera à une grande fusion. Bien que ce processus prenne des milliards d’années, la structure spirale des deux galaxies sera détruite, entraînant la création d’une seule galaxie elliptique géante au cœur de notre groupe local : les mammifères.

Un petit pourcentage d’étoiles sera éjecté lors d’une telle fusion, mais la plupart resteront intactes et il y aura une grande explosion de formation d’étoiles. Finalement, le reste des galaxies de notre groupe local sera également aspiré, ne laissant qu’une grande galaxie géante qui a dévoré le reste. Ce processus se produira dans tous les groupes et amas de galaxies connectés à travers l’Univers, tandis que l’énergie noire éloignera les groupes et amas individuels les uns des autres. Mais cela ne peut pas être appelé la mort, car la galaxie restera. Et ce sera ainsi pendant un certain temps. Mais la galaxie est faite d’étoiles, de poussière et de gaz, et tout finira un jour.

Dans tout l’Univers, des fusions galactiques auront lieu sur des dizaines de milliards d’années. Pendant ce temps, l’énergie sombre les entraînera à travers l’Univers vers un état de solitude totale et d’inaccessibilité. Et même si les dernières galaxies en dehors de notre groupe local ne disparaîtront pas avant que des centaines de milliards d’années ne se soient écoulées, les étoiles qu’elles contiennent vivront. Les étoiles les plus anciennes qui existent aujourd’hui continueront à brûler leur combustible pendant des dizaines de milliards d’années, et de nouvelles étoiles émergeront du gaz, de la poussière et des cadavres stellaires qui peuplent chaque galaxie – quoique de moins en moins nombreux.

Lorsque les dernières étoiles s'éteindront, il ne restera que leurs cadavres - des naines blanches et étoiles à neutrons. Ils brilleront pendant des centaines de milliards, voire des quadrillions d’années avant de s’éteindre. Lorsque cela se produira inévitablement, nous nous retrouverons avec des naines brunes (étoiles défaillantes) qui fusionneront de manière aléatoire, relanceront la fusion nucléaire et créeront la lumière des étoiles sur des dizaines de milliards d’années.

Quand disparaîtra-t-il dans des dizaines de quadrillions d’années dans le futur ? la dernière étoile, il restera encore de la masse dans la galaxie. Cela signifie que cela ne peut pas être appelé « vraie mort ».

Toutes les masses interagissent gravitationnellement les unes avec les autres, et les objets gravitationnels de masses différentes présentent des propriétés étranges lorsqu'ils interagissent :

Les « approches » répétées et les passes rapprochées provoquent entre eux des échanges de vitesse et d’impulsions.
Les objets de faible masse sont éjectés de la galaxie et les objets de masse plus élevée coulent vers le centre, perdant ainsi de la vitesse.
Sur une période de temps suffisamment longue, la majeure partie de la masse sera éjectée et seule une petite partie de la masse restante sera fermement fixée.

Au centre même de ces vestiges galactiques, il y aura un trou noir supermassif dans chaque galaxie, et le reste des objets galactiques orbiteront autour d’une version plus grande de notre propre système solaire. Bien entendu, cette structure sera la dernière, et comme le trou noir sera le plus grand possible, il mangera tout ce qu'il pourra atteindre. Au centre de Milkomeda se trouvera un objet des centaines de millions de fois plus massif que notre Soleil.

Mais cela aussi aura une fin ?

Grâce au phénomène de rayonnement Hawking, même ces objets se désintégreront un jour. Cela prendra environ 10,80 à 10,100 ans, selon la taille de notre trou noir supermassif à mesure qu'il grandit, mais la fin approche. Après cela, les restes en orbite autour du centre galactique se désagrègeront et ne laisseront plus qu'un halo de matière noire, qui peut également se dissocier de manière aléatoire, en fonction des propriétés de cette matière même. Sans aucune importance, il n'y aura plus rien de ce que nous appelions autrefois le groupe local, la Voie Lactée et d'autres noms chers à nos cœurs.

Mythologie

Arménien, arabe, valaque, juif, persan, turc, kirghize

Selon l'un des mythes arméniens sur la Voie lactée, le dieu Vahagn, l'ancêtre des Arméniens, a volé de la paille à l'ancêtre des Assyriens, Barsham, pendant l'hiver rigoureux et a disparu dans le ciel. Lorsqu'il marchait avec sa proie dans le ciel, il laissait tomber des pailles sur son chemin ; à partir d’eux, une traînée de lumière s’est formée dans le ciel (en arménien « Straw Thief Road »). Le mythe de la paille dispersée est également évoqué dans les noms arabes, juifs, persans, turcs et kirghizes (Kirg. Samanchyn Zholu– le chemin de l’homme de paille) de ce phénomène. Les habitants de Valachie croyaient que Vénus avait volé cette paille à Saint-Pierre.

Bouriate

Selon la mythologie bouriate, les bonnes forces créent la paix et changent l’univers. Ainsi, la Voie Lactée est née du lait que Manzan Gourmet a filtré de son sein et a éclaboussé après Abai Geser, qui l'a trompée. Selon une autre version, la Voie Lactée est une « couture du ciel », recousue après que les étoiles en soient sorties ; Les Tengris le longent, comme sur un pont.

hongrois

Selon la légende hongroise, Attila descendrait la Voie Lactée si les Székelys étaient en danger ; les étoiles représentent les étincelles des sabots. Voie Lactée. c'est pourquoi on l'appelle la « route des guerriers ».

Le grec ancien

Étymologie du mot Galaxies (Γαλαξίας) et son lien avec le lait (γάλα) sont révélés par deux mythes grecs anciens similaires. L’une des légendes raconte que le lait maternel s’est répandu dans le ciel de la déesse Héra, qui allaitait Hercule. Quand Héra apprit que le bébé qu'elle allaitait n'était pas son propre enfant, mais le fils illégitime de Zeus et d'une femme terrestre, elle le repoussa et le lait renversé devint la Voie Lactée. Une autre légende raconte que le lait renversé était le lait de Rhéa, l'épouse de Cronos, et que le bébé était Zeus lui-même. Kronos a dévoré ses enfants parce qu'il était prédit qu'il serait renversé par son propre fils. Rhéa a élaboré un plan pour sauver son sixième enfant, Zeus, le nouveau-né. Elle enveloppa une pierre dans des vêtements de bébé et la glissa à Kronos. Kronos lui a demandé de nourrir son fils une fois de plus avant qu'il ne l'avale. Le lait répandu du sein de Rhéa sur un rocher nu devint plus tard connu sous le nom de Voie Lactée.

Indien

Les anciens Indiens considéraient la Voie lactée comme le lait de la vache rouge du soir traversant le ciel. Dans le Rig Veda, la Voie Lactée est appelée la route du trône d'Aryaman. Le Bhagavata Purana contient une version selon laquelle la Voie Lactée est le ventre d'un dauphin céleste.

Incas

Les principaux objets d'observation du ciel dans l'astronomie inca (qui se reflétaient dans leur mythologie) étaient les zones sombres de la Voie lactée - des «constellations» particulières dans la terminologie des cultures andines: Lama, Bébé Lama, Berger, Condor, Perdrix, Crapaud, serpent, renard ; ainsi que les étoiles : Croix du Sud, Pléiades, Lyra et bien d'autres.

Ketskaïa

Dans les mythes de Ket, semblables à ceux de Selkup, la Voie Lactée est décrite comme la route de l'un des trois personnages mythologiques : le Fils du Ciel (Yesya), parti chasser. côté ouest le ciel et s'y figèrent, le héros Albe, qui poursuivait la déesse maléfique, ou le premier chaman Doha, qui gravit cette route vers le Soleil.

Chinois, vietnamien, coréen, japonais

Dans les mythologies de la Sinosphère, la Voie Lactée est appelée et comparée à un fleuve (en vietnamien, chinois, coréen et japonais le nom de « fleuve d'argent » est retenu). Les Chinois appellent aussi parfois la Voie Lactée la « Route Jaune », après la couleur de la paille.

Peuples autochtones d'Amérique du Nord

Les Hidatsa et les Esquimaux appellent la Voie Lactée « La Cendre ». Leurs mythes parlent d'une fille qui dispersait des cendres dans le ciel pour que les gens puissent rentrer chez eux la nuit. Les Cheyennes croyaient que la Voie lactée était constituée de boue et de limon soulevés par le ventre d'une tortue nageant dans le ciel. Esquimaux du détroit de Béring - que ce sont les traces du Corbeau Créateur marchant dans le ciel. Les Cherokees croyaient que la Voie Lactée s'était formée lorsqu'un chasseur volait la femme d'un autre par jalousie et que son chien commençait à manger de la semoule de maïs laissée sans surveillance et la dispersait dans le ciel (le même mythe se retrouve chez le peuple Khoisan du Kalahari). . Un autre mythe du même peuple dit que la Voie lactée est l'empreinte d'un chien traînant quelque chose dans le ciel. Les Ktunaha appelaient la Voie lactée la « queue du chien » et les Pieds-Noirs la « route du loup ». Le mythe Wyandot dit que la Voie Lactée est un endroit où les âmes des morts et des chiens se réunissent et dansent.

Maori

Dans la mythologie maorie, la Voie Lactée est considérée comme le bateau de Tama-rereti. La proue du bateau est la constellation d'Orion et du Scorpion, l'ancre est la Croix du Sud, Alpha Centauri et Hadar sont la corde. Selon la légende, un jour Tama-rereti naviguait dans son canoë et vit qu'il était tard et qu'il était loin de chez lui. Il n'y avait pas d'étoiles dans le ciel et, craignant que Tanifa n'attaque, Tama-rereti commença à lancer des cailloux étincelants dans le ciel. La divinité céleste Ranginui aimait ce qu'il faisait et plaça le bateau de Tama-rereti dans le ciel et transforma les cailloux en étoiles.

finnois, lituanien, estonien, erzya, kazakh

Le nom finlandais est finlandais. Linnunrata– signifie « Chemin des oiseaux » ; le nom lituanien a une étymologie similaire. Le mythe estonien relie également la Voie lactée au vol des oiseaux.

Le nom d'Erzya est « Kargon Ki » (« Route des Grues »).

Le nom kazakh est « Kus Zholy » (« Le chemin des oiseaux »).

Faits intéressants sur la Voie Lactée

La Voie Lactée a commencé à se former sous la forme d’un amas de régions denses après le Big Bang. Les premières étoiles à apparaître se trouvaient dans des amas globulaires, qui continuent d'exister. Ce sont les étoiles les plus anciennes de la galaxie ;
La galaxie a augmenté ses paramètres en raison de l'absorption et de la fusion avec d'autres. Il prend désormais des étoiles de la galaxie naine du Sagittaire et des nuages de Magellan ;
La Voie lactée se déplace dans l’espace avec une accélération de 550 km/s par rapport au rayonnement de fond cosmique micro-onde ;
Le trou noir supermassif Sagittaire A* se cache au centre galactique. Sa masse est 4,3 millions de fois supérieure à celle du soleil ;
Le gaz, la poussière et les étoiles tournent autour du centre à une vitesse de 220 km/s. Il s’agit d’un indicateur stable, impliquant la présence d’une coquille de matière noire ;
Dans 5 milliards d’années, une collision avec la galaxie d’Andromède est attendue.

Notre système solaire, toutes les étoiles visibles dans le ciel nocturne et bien d'autres composent le système - Galaxie. Il existe des millions de systèmes de ce type (galaxies) dans l’espace. Notre Galaxie, ou Voie lactée, est une galaxie spirale avec une barre d’étoiles brillantes.

Qu'est-ce que ça veut dire? Un pont d’étoiles brillantes émerge du centre de la Galaxie et traverse la Galaxie au milieu. Dans de telles galaxies, les bras spiraux commencent aux extrémités des barres, alors que dans les galaxies spirales ordinaires, ils s'étendent directement à partir du noyau. Regardez l’image « Modèle informatique de la Voie lactée ».

Si vous souhaitez savoir pourquoi notre galaxie a reçu le nom de « Voie lactée », écoutez l'ancienne légende grecque.
Zeus, le dieu du ciel, du tonnerre et de la foudre, qui dirige le monde entier, a décidé de rendre immortel son fils Hercule, né d'une mortelle. Pour ce faire, il plaça le bébé sur sa femme endormie, Héra, afin qu'Hercule boive le lait divin. Héra, en se réveillant, vit qu'elle ne nourrissait pas son enfant et l'éloigna d'elle. Le jet de lait qui jaillissait du sein de la déesse se transforma en Voie Lactée.
Bien sûr, ce n'est qu'une légende, mais la Voie lactée est visible dans le ciel comme une traînée de lumière brumeuse qui s'étend sur tout le ciel - l'image artistique créée par les peuples anciens est tout à fait justifiée.
Quand on parle de notre Galaxie, on écrit ce mot avec une majuscule. Quand nous parlons de sur d'autres galaxies - nous écrivons avec une majuscule.

La structure de notre Galaxie

Le diamètre de la Galaxie est d'environ 100 000 années-lumière (unité de longueur égale à la distance parcourue par la lumière en un an ; une année-lumière équivaut à 9 460 730 472 580 800 mètres).
La galaxie contient entre 200 et 400 milliards d'étoiles. Les scientifiques pensent que la majeure partie de la masse de la Galaxie n'est pas contenue dans les étoiles et les gaz interstellaires, mais dans des éléments non lumineux. Halo de la matière noire. Halo- Il s'agit de la composante invisible de la galaxie, qui a une forme sphérique et s'étend au-delà de sa partie visible. Principalement composé de gaz chauds ténus, d’étoiles et de matière noire, il constitue la majeure partie de la galaxie. Matière noire est une forme de matière qui n’émet ni n’interagit avec de rayonnement électromagnétique. Cette propriété de cette forme de matière rend impossible son observation directe.
Au milieu de la Galaxie se trouve un épaississement appelé renflement. Si nous pouvions regarder notre Galaxie de côté, nous verrions cet épaississement en son centre, semblable à deux jaunes dans une poêle, s'ils sont pliés avec leurs bases inférieures - regardez l'image.

Il existe une forte concentration d’étoiles dans la partie centrale de la Galaxie. La longueur de la barre galactique est estimée à environ 27 000 années-lumière. Cette barre traverse le centre de la Galaxie selon un angle d'environ 44º par rapport à la ligne entre notre Soleil et le centre de la Galaxie. Il s’agit principalement d’étoiles rouges, considérées comme très anciennes. Le pull est entouré d'un anneau. Cet anneau contient la majeure partie de l'hydrogène moléculaire de la Galaxie et constitue une région active de formation d'étoiles dans notre Galaxie. Si elle était observée depuis la galaxie d’Andromède, la barre galactique de la Voie lactée en serait une partie brillante.
Toutes les galaxies spirales, y compris la nôtre, ont des bras spiraux dans le plan du disque : deux bras commençant par une barre dans la partie interne de la Galaxie, et dans la partie interne il y a une autre paire de bras. Ces bras se transforment ensuite en une structure à quatre bras observée dans la raie de l’hydrogène neutre dans les parties extérieures de la Galaxie.

Découverte de la Galaxie

Au début, cela a été découvert théoriquement : les astronomes savaient déjà que la Lune tourne autour de la Terre et que les satellites des planètes géantes forment des systèmes. La Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil. Une question naturelle s’est alors posée : le Soleil fait-il également partie d’un système encore plus vaste ? La première étude systématique de cette question a été réalisée au XVIIIe siècle. astronome anglais William Herschel. Conformément à ses observations, il a deviné que toutes les étoiles que nous avons observées forment un système stellaire géant, aplati vers l'équateur galactique. Pendant longtemps, on a cru que tous les objets de l’Univers faisaient partie de notre Galaxie, même si Kant a même suggéré que certaines nébuleuses pourraient être d’autres galaxies similaires à la Voie lactée. Cette hypothèse de Kant n'a finalement été prouvée que dans les années 1920, lorsqu'Edwin Hubble a mesuré la distance à certaines nébuleuses spirales et a montré qu'en raison de leur distance, elles ne pouvaient pas faire partie de la Galaxie.

Où sommes-nous dans la Galaxie ?

Notre système solaire est situé plus près du bord du disque de la Galaxie. Avec d'autres étoiles, le Soleil tourne autour du centre de la Galaxie à une vitesse de 220 à 240 km/s, effectuant une révolution en environ 200 millions d'années. Ainsi, au cours de toute son existence, la Terre n'a pas fait le tour du centre de la Galaxie plus de 30 fois.
Les bras spiraux de la Galaxie tournent à une vitesse angulaire constante, comme les rayons d'une roue, et le mouvement des étoiles se produit selon un schéma différent, de sorte que presque toutes les étoiles du disque tombent à l'intérieur des bras spiraux ou en tombent. . Le seul endroit où coïncident les vitesses des étoiles et des bras spiraux est ce qu'on appelle le cercle de corotation, et c'est sur lui que se trouve le Soleil.
Pour nous, terriens, cela est très important, car des processus violents se produisent dans les bras spiraux, générant de puissants rayonnements destructeurs pour tous les êtres vivants. Aucune atmosphère ne pouvait s’en protéger. Mais notre planète existe dans un endroit relativement calme de la Galaxie et n’a pas été affectée par ces cataclysmes cosmiques. C'est pourquoi la vie a pu naître et survivre sur Terre - le Créateur a choisi un endroit calme pour notre berceau terrestre.
Notre Galaxie fait partie de Groupe local de galaxies- un groupe de galaxies liées gravitationnellement, comprenant la Voie lactée, la galaxie d'Andromède (M31) et la galaxie du Triangle (M33), vous pouvez voir ce groupe sur la photo.

Le fait que la matière dans l'Univers ne soit pas dispersée, mais concentrée dans des amas d'étoiles géants, les scientifiques le supposaient au XVIIIe siècle (I. Kant, W. Herschel), mais ils n'en furent finalement convaincus qu'au début du XXe siècle. .

Les systèmes stellaires liés par la gravité sont appelés galaxies.

Notre Soleil fait partie de la Voie Lactée (sinon notre galaxie est désignée par un mot avec une majuscule - Galaxie). L'épaisseur de notre galaxie ne dépasse pas 1% de son diamètre, c'est-à-dire qu'elle ressemble à un disque ou, plus précisément, à deux plaques repliées sur les bords. Cette composante de la Galaxie est appelée stellaire disque. Le diamètre du disque est de 30 kiloparsecs (100 000 années-lumière), son épaisseur est de 1 000 années-lumière et sa masse dépasse celle du Soleil de 150 milliards de fois. Une bande sombre court le long du disque, qui est une couche de matière opaque - poussière et gaz interstellaires.

Le disque stellaire de la Galaxie et la bande au milieu du disque
(vue de côté)

Le disque de la Galaxie n'a pas de limite clairement définie, tout comme l'atmosphère terrestre n'a pas de limite supérieure claire. Cependant, dans le plan de ce disque, la densité des étoiles est bien plus élevée qu’à l’extérieur.

Le disque galactique tourne autour de son centre. La rotation de la Galaxie se produit dans le sens des aiguilles d’une montre lorsque l’on regarde la Galaxie de côté. pôle Nord, situé dans la constellation Coma Bérénices. Le disque galactique a une structure en spirale, qui donne son nom à ce type d'amas d'étoiles - galaxies spirales. Les spirales sont des ondes se propageant vers la rotation du disque de la Galaxie à une vitesse angulaire constante. Les étoiles à l'intérieur du disque se déplacent selon des trajectoires circulaires autour du centre de la Galaxie avec une vitesse constante. vitesse linéaire. Par conséquent, la vitesse angulaire de rotation dépend de la distance au centre et diminue avec la distance à celui-ci. La vitesse du Soleil, situé à la périphérie de la Galaxie, est de 220 à 250 km/s.

Au centre du disque de la Galaxie se trouve un épaississement - cœur d'un diamètre de 1300 parsecs. Elle est située dans la constellation du Sagittaire. Il y a une très forte concentration d'étoiles dans le noyau : la densité stellaire y est des millions de fois supérieure à celle au voisinage du Soleil. Mais, malgré le fait qu'un grand nombre d'étoiles soient concentrées dans le noyau, il pendant longtemps Cela n'a pas été possible de l'observer car près du plan de symétrie de la Galaxie se trouvent d'énormes nuages sombres de poussière qui absorbent la lumière des étoiles. Ils nous cachent le cœur de la Galaxie. Par conséquent, il n'est devenu possible de l'étudier qu'après la création de récepteurs de rayonnement infrarouge et radio, qui sont moins absorbés. À propos, étudier notre galaxie natale est également difficile pour nous car nous sommes à l'intérieur - il est plus facile d'étudier n'importe quel objet de l'extérieur. De plus, le Soleil est situé dans le plan du disque stellaire : la densité de matière interstellaire est ici élevée, et cela complique les observations en raison de l'absorption de la lumière.

Voici à quoi ressemble notre galaxie vue de l'extérieur

En plus d'un grand nombre d'étoiles, dans la région centrale de la Galaxie se trouve un disque de gaz circumnucléaire d'un rayon de plus de 1 000 années-lumière, constitué principalement d'hydrogène moléculaire. Au centre même de la Galaxie, on soupçonne l’existence d’un trou noir d’une masse d’environ un million de masses solaires.

La deuxième composante de la Galaxie, qui la définit en fait dimensions extérieures, a une forme sphérique. On l'appelle Halo. Le rayon du halo est nettement plus grand que la taille du disque - il atteint plusieurs centaines de milliers d'années-lumière. Le centre de symétrie du halo de la Voie Lactée coïncide avec le centre du disque galactique.

Le halo, comme le disque, tourne autour du centre de la Galaxie, mais à une vitesse beaucoup plus lente, car les étoiles à l'intérieur du halo se déplacent de manière plutôt aléatoire.

La partie centrale du halo - à quelques milliers d'années-lumière du centre de la Galaxie - est la plus dense, on l'appelle renflement(depuis mot anglais renflement, signification « épaississement », « gonflement »).

La structure de notre Galaxie (vue latérale)

En plus des étoiles uniques, la Galaxie contient des amas d'étoiles. Ils sont divisés en clusters ouverts, amas globulaires Et associations de stars.

Amas d'étoiles ouverts trouvé près du plan galactique, où se concentrent les accumulations de poussière et de gaz interstellaire. Plus de 1 200 amas ouverts sont désormais connus, dont 500 ont été étudiés en détail, les plus célèbres d'entre eux étant les Pléiades et les Hyades de la constellation du Taureau. Le nombre total d'amas ouverts dans la Galaxie peut atteindre cent mille, chacun contenant de plusieurs centaines à plusieurs milliers d'étoiles. Leur masse est petite et le champ gravitationnel ne peut donc pas les contenir longtemps dans un petit volume d'espace. Les amas ouverts se désintègrent donc sur des milliards d'années.

Amas d'étoiles ouvert des Pléiades

Amas d'étoiles globulaires se détachent fortement sur le fond étoilé en raison du nombre important d'étoiles qu'elles contiennent et de leur forme sphérique claire. Le diamètre des amas globulaires varie de 20 à 100 parsecs. À l'aube de l'évolution de la Galaxie, des milliers d'amas globulaires parcouraient celle-ci. Beaucoup d'entre eux ont été détruits à la suite de collisions entre eux ou avec le centre galactique. Aujourd’hui, il reste environ 200 amas globulaires dans notre Galaxie, situés dans un halo sphérique. Ce sont les formations les plus anciennes de notre Galaxie - leur âge est de 10 à 12 milliards d'années. L'âge des étoiles qui composent les amas globulaires est très significatif : elles sont révolues un long cheminévolution et sont devenues des étoiles à neutrons ou des naines blanches. Les étoiles des amas globulaires se déplacent sur leurs orbites autour du centre de l'amas, et l'amas lui-même, à son tour, se déplace en orbite autour du centre de la Galaxie.

Amas globulaire Messier 80,
situé à mi-chemin entre α Scorpion (Antares) et β Scorpion (Acrab)
dans une partie de la Voie Lactée riche en nébuleuses

Le troisième type de clusters est associations de stars. Il s'agit de groupes de jeunes stars, appelés associations OB. Leur longueur varie de 15 à 300 parsecs et contiennent de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de jeunes étoiles - géantes et supergéantes bleues chaudes. Étant donné que les géants des premiers types spectraux suivent rapidement le chemin de l'évolution, toutes les étoiles se sont formées en même temps et ont un petit âge. Il existe également des associations T contenant des étoiles variables qui en sont aux premiers stades de l'évolution stellaire.

Association stellaire LH 72 dans le Grand Nuage de Magellan.
La photographie a été prise à l'aide de la caméra grand angle du télescope Hubble.
Photo : ESA/Hubble, NASA et D. A. Gouliermis

Les étoiles les plus jeunes (âgées de plusieurs dizaines de millions d'années), les amas et associations d'étoiles ouvertes, ainsi que les nuages denses de gaz interstellaire dans lesquels les étoiles continuent de se former sont concentrés le long des bras du disque stellaire. Les explosions de supernova sont plus souvent observées dans les bras spiraux. Les étoiles plus anciennes d'une galaxie spirale, comme notre Soleil, sont situées à la fois dans les bras et entre eux, créant une répartition assez uniforme des étoiles sur le disque. Contrairement à un halo, où les manifestations de l'activité stellaire sont extrêmement rares, une vie vigoureuse se poursuit dans les branches, associée à la transition continue de la matière de l'espace interstellaire aux étoiles et vice-versa. La formation active d’étoiles dans les bras spiraux est associée à une densité de matière plus élevée. De ce fait, la pression moyenne sur les nuages de gaz situés dans l’espace interstellaire augmente. Lorsqu'un nuage de gaz pénètre dans la partie la plus dense du bras spiral, la pression accrue provoque la division du nuage en amas de matière plus petits qui peuvent se condenser en étoiles. À la suite de ce processus, des étoiles naissent à l’intérieur des bras spiraux. Ainsi, les bras sont comme un incubateur cosmique géant, dans lequel de jeunes étoiles sont situées près de la limite avant des bras. Les étoiles du disque galactique sont appelées population de type I.

Le halo est principalement constitué de petites étoiles très anciennes et sombres qui sont apparues au début de l'évolution de la Galaxie - leur âge est d'environ 12 milliards d'années. Ils sont localisés à la fois individuellement et sous forme d'amas globulaires, comprenant plus d'un million d'étoiles. Les étoiles de la composante sphérique sont concentrées vers le centre de la Galaxie et la densité du matériau du halo diminue rapidement avec la distance. Les étoiles de halo sont appelées population de type II.

L'espace entre les étoiles est rempli de matière raréfiée, de rayonnement et d'un champ magnétique. Le disque contient surtout beaucoup de poussière interstellaire, d’une température de 15 à 25 K, qui s’est formée à la suite de la vie des étoiles. Le rayon moyen des grains de poussière est d’une fraction de micromètre. On pense actuellement que les grains de poussière sont constitués d'un mélange de particules de fer et de silicate recouvertes d'enveloppes de molécules organiques et de glace. La masse totale de poussière ne représente que 0,03 % de la masse totale de la Galaxie, mais sa luminosité totale est de 30 % de la luminosité des étoiles et détermine entièrement le rayonnement de la Galaxie dans la plage infrarouge.

Une analyse du mouvement des corps dans la Galaxie a montré que sa masse devrait être d'un ordre de grandeur supérieure à celle que nous déterminons à partir des objets visibles. Cela signifie qu'en plus du halo, du renflement et du disque, dans lesquels se trouvent les étoiles et le gaz, il existe d'énormes quantités de matière invisible, qui se manifeste uniquement par interaction gravitationnelle, mais n'est détectée par aucun instrument. On l’appelait la matière noire. Le disque et le halo de la Galaxie sont immergés dans une couronne de matière noire dont la taille et la masse sont 10 fois supérieures à la taille du disque et à la masse de la matière visible de la Galaxie. La masse sombre existe non seulement dans notre Galaxie, mais aussi dans l’espace intergalactique. La nature de la masse cachée dans l’Univers n’est pas encore claire : nous ne savons toujours pas de quoi elle est composée.

La planète Terre, le système solaire, des milliards d'autres étoiles et corps célestes - tout cela constitue notre Voie lactée - une immense formation intergalactique, où tout obéit aux lois de la gravité. Les données sur la taille réelle de la galaxie ne sont qu'approximatives. Et le plus intéressant, c’est qu’il existe des centaines, voire des milliers, de telles formations, plus grandes ou plus petites, dans l’Univers.

La Voie Lactée et ce qui l'entoure

Tous les corps célestes, y compris les planètes de la Voie lactée, les satellites, les astéroïdes, les comètes et les étoiles, sont constamment en mouvement. Né dans un vortex cosmique Big Bang, tous ces objets sont sur le chemin de leur développement. Certains sont plus âgés, d’autres sont nettement plus jeunes.

La formation gravitationnelle tourne autour du centre, tandis que les parties individuelles de la galaxie tournent avec à des vitesses différentes. Si au centre la vitesse de rotation du disque galactique est assez modérée, alors à la périphérie ce paramètre atteint des valeurs de 200-250 km/s. Le Soleil est situé dans l’une de ces zones, plus proche du centre du disque galactique. La distance entre celui-ci et le centre de la galaxie est de 25 à 28 000 années-lumière. Le Soleil et le système solaire accomplissent une révolution complète autour de l’axe central de la formation gravitationnelle en 225 à 250 millions d’années. En conséquence, au cours de toute l’histoire de son existence, le système solaire n’a fait le tour du centre que 30 fois.

Place de la galaxie dans l'Univers

Une particularité notable est à noter. La position du Soleil et, par conséquent, de la planète Terre est très pratique. Le disque galactique subit constamment un processus de compactage. Ce mécanisme est dû à l'écart entre la vitesse de rotation des branches spirales et le mouvement des étoiles, qui se déplacent à l'intérieur du disque galactique selon leurs propres lois. Lors du compactage, des processus violents se produisent, accompagnés d'un puissant rayonnement ultraviolet. Le Soleil et la Terre sont confortablement situés dans le cercle de corotation, où une telle activité vigoureuse est absente : entre deux branches spirales au bord des bras de la Voie Lactée - le Sagittaire et Persée. Cela explique le calme dans lequel nous sommes depuis si longtemps. Depuis plus de 4,5 milliards d’années, nous n’avons pas été touchés par des catastrophes cosmiques.

Structure de la Voie Lactée

Le disque galactique n’est pas homogène dans sa composition. Comme les autres systèmes gravitationnels en spirale, la Voie Lactée comporte trois régions distinctes :

un noyau formé par un amas d'étoiles dense contenant un milliard d'étoiles d'âges variés ;
le disque galactique lui-même, formé d’amas d’étoiles, de gaz et de poussières stellaires ;
couronne, halo sphérique - la région dans laquelle se trouvent des amas globulaires, des galaxies naines, des groupes individuels d'étoiles, de la poussière et du gaz cosmiques.

Près du plan du disque galactique se trouvent de jeunes étoiles rassemblées en amas. La densité des amas d’étoiles au centre du disque est plus élevée. Près du centre, la densité est de 10 000 étoiles par parsec cube. Dans la région où se trouve le système solaire, la densité d'étoiles est déjà de 1 à 2 étoiles pour 16 parsecs cubes. En règle générale, l'âge de ces corps célestes ne dépasse pas plusieurs milliards d'années.

Le gaz interstellaire se concentre également autour du plan du disque, soumis aux forces centrifuges. Malgré la vitesse de rotation constante des branches spirales, le gaz interstellaire est inégalement réparti, formant de grandes et petites zones de nuages et de nébuleuses. Cependant, le principal Matériau de construction est la matière noire. Sa masse prévaut sur la masse totale de tous les corps célestes qui composent la Voie Lactée.

Si sur le diagramme la structure de la galaxie est assez claire et transparente, alors en réalité, il est presque impossible d'examiner les régions centrales du disque galactique. Les nuages de gaz et de poussière et les amas de gaz stellaire cachent à notre vue la lumière du centre de la Voie lactée, dans laquelle vit un véritable monstre spatial - un trou noir supermassif. La masse de cette supergéante est d'environ 4,3 millions de M☉. À côté de la supergéante se trouve un trou noir plus petit. Cette sombre société est complétée par des centaines de trous noirs nains. Les trous noirs de la Voie lactée ne sont pas seulement des dévoreurs de matière stellaire, mais agissent également comme une maternité, jetant d'énormes amas de protons, de neutrons et d'électrons dans l'espace. C'est à partir d'eux que se forme l'hydrogène atomique - le principal carburant de la tribu des étoiles.

La barre de cavalier est située dans la région du noyau galactique. Sa longueur est de 27 mille années-lumière. Ici règnent de vieilles étoiles, des géantes rouges, dont la matière stellaire alimente les trous noirs. La majeure partie de l’hydrogène moléculaire est concentrée dans cette région, qui constitue le principal matériau de construction du processus de formation des étoiles.

Géométriquement, la structure de la galaxie semble assez simple. Chaque bras en spirale, et il y en a quatre dans la Voie Lactée, provient d'un anneau de gaz. Les manches divergent selon un angle de 20⁰. Aux limites extérieures du disque galactique, l’élément principal est l’hydrogène atomique, qui se propage du centre de la galaxie vers la périphérie. L'épaisseur de la couche d'hydrogène à la périphérie de la Voie Lactée est beaucoup plus large qu'au centre, tandis que sa densité est extrêmement faible. La décharge de la couche d'hydrogène est facilitée par l'influence des galaxies naines, qui suivent de près notre galaxie depuis des dizaines de milliards d'années.

Modèles théoriques de notre galaxie

Même les anciens astronomes ont tenté de prouver que la bande visible dans le ciel faisait partie d'un énorme disque stellaire tournant autour de son centre. Cette affirmation a été étayée par les calculs mathématiques effectués. Il n'a été possible de se faire une idée de notre galaxie que des milliers d'années plus tard, lorsque les méthodes instrumentales d'exploration spatiale sont venues en aide à la science. Une percée dans l'étude de la nature de la Voie lactée a été l'œuvre de l'Anglais William Herschel. En 1700, il put prouver expérimentalement que notre galaxie est en forme de disque.

À notre époque déjà, la recherche a pris une tournure différente. Les scientifiques se sont appuyés sur la comparaison des mouvements d'étoiles entre lesquelles il y avait des distances différentes. En utilisant la méthode de la parallaxe, Jacob Kaptein a pu déterminer approximativement le diamètre de la galaxie qui, selon ses calculs, est de 60 à 70 000 années-lumière. En conséquence, la place du Soleil a été déterminée. Il s'est avéré qu'il est situé relativement loin du centre turbulent de la galaxie et à une distance considérable de la périphérie de la Voie Lactée.

La théorie fondamentale de l’existence des galaxies est celle de l’astrophysicien américain Edwin Hubble. Il a eu l'idée de classer toutes les formations gravitationnelles, en les divisant en galaxies elliptiques et en formations de type spirale. Ces dernières, les galaxies spirales, représentent le groupe le plus important, qui comprend des formations de différentes tailles. La plus grande galaxie spirale récemment découverte est NGC 6872, avec un diamètre de plus de 552 000 années-lumière.

Avenir attendu et prévisions

La Voie lactée semble être une formation gravitationnelle compacte et ordonnée. Contrairement à nos voisins, notre maison intergalactique est plutôt calme. Les trous noirs affectent systématiquement le disque galactique, réduisant sa taille. Ce processus dure déjà depuis des dizaines de milliards d’années et on ne sait pas combien de temps encore il se poursuivra. La seule menace qui pèse sur notre galaxie vient de son plus proche voisin. La galaxie d'Andromède se rapproche rapidement de nous. Les scientifiques suggèrent qu'une collision de deux systèmes gravitationnels pourrait se produire dans 4,5 milliards d'années.

Une telle rencontre-fusion signifierait la fin du monde dans lequel nous sommes habitués à vivre. La Voie Lactée, de plus petite taille, sera absorbée par la formation plus grande. Au lieu de deux grandes formations spirales, une nouvelle galaxie elliptique apparaîtra dans l’Univers. D’ici là, notre galaxie sera capable de gérer ses satellites. Deux galaxies naines – les Grands et Petits Nuages de Magellan – seront absorbées par la Voie Lactée dans 4 milliards d’années.

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