Introduction
Les galaxies elliptiques sont des systèmes stellaires massifs, symétriques et réguliers, composés d’étoiles géantes rouges, d’amas globulaires et d’un trou noir supermassif central.
Définition et contexte
Les galaxies elliptiques sont une classe de galaxies caractérisées par leur forme ellipsoïdale, leur symétrie et leur régularité. Elles sont généralement composées d’étoiles âgées et de peu de gaz et de poussière interstellaire. Ces galaxies sont souvent situées au centre des amas de galaxies et jouent un rôle important dans l’évolution des structures à grande échelle de l’Univers.
Les galaxies elliptiques sont distinctes des galaxies spirales, comme la Voie lactée, qui présentent une structure en forme de disque avec des bras spiraux. Les galaxies elliptiques sont également différentes des galaxies irrégulières, qui ont une forme irrégulière et sont souvent le résultat de collisions galactiques.
Formation des galaxies elliptiques
La formation des galaxies elliptiques est liée aux interactions et aux fusions entre les galaxies, entraînant la perte de leur structure originelle et la création d’une nouvelle forme ellipsoïdale.
Rôle des collisions galactiques
Les collisions galactiques jouent un rôle crucial dans la formation des galaxies elliptiques. Lorsque deux galaxies, souvent de type spirale, entrent en collision, leurs étoiles et leur matière interstellaire sont redistribuées, créant une nouvelle structure elliptique. Les nuages de gaz et de poussière interstellaire sont compressés, déclenchant la formation d’étoiles nouvelles. Les trous noirs supermassifs centraux des galaxies en collision fusionnent également, formant un trou noir encore plus massif.
Ces collisions peuvent être violentes, entraînant la destruction des structures précédentes et la création d’une nouvelle galaxie elliptique. Les collisions répétées peuvent également contribuer à l’évolution des galaxies elliptiques, modifiant leur morphologie et leur composition chimique.
Influence de la fusion galactique
La fusion galactique est un processus clé dans la formation des galaxies elliptiques. Lorsque deux galaxies fusionnent, leur matière est redistribuée, créant une nouvelle structure elliptique. Les étoiles et les amas globulaires des galaxies fusionnantes sont mélangés, formant une population stellaire homogène.
La fusion galactique influence également la morphologie des galaxies elliptiques. Les galaxies résultantes ont souvent une forme plus régulière et symétrique, avec un centre plus dense. De plus, la fusion peut entraîner la formation de nouveaux amas globulaires et la croissance du trou noir supermassif central.
La fusion galactique est un processus lent qui se produit sur des échelles de temps cosmologiques, contribuant ainsi à l’évolution des galaxies elliptiques au fil du temps.
Les galaxies elliptiques sont caractérisées par leur morphologie régulière, leur luminosité stellaire élevée et leur spectre électromagnétique dominé par la lumière des étoiles géantes rouges.
Morphologie galactique
La morphologie galactique des galaxies elliptiques est caractérisée par une forme régulière et symétrique, souvent approximativement sphérique ou ellipsoïdale. Cette forme est le résultat de la fusion de galaxies spirales plus petites, qui ont perdu leur structure en spirale lors de la collision. Les galaxies elliptiques ne possèdent pas de disque de gaz et de poussière interstellaire, contrairement aux galaxies spirales comme la Voie lactée. Elles sont également dépourvues de bras spiraux et de région centrale brillante. La morphologie galactique des galaxies elliptiques est ainsi très différente de celle des galaxies spirales, telles que notre galaxie, la Voie lactée.
Caractéristiques des galaxies elliptiques
Luminosité stellaire et spectre électromagnétique
La luminosité stellaire des galaxies elliptiques est dominée par les étoiles géantes rouges anciennes, qui émettent essentiellement dans le domaine visible et infrarouge du spectre électromagnétique. Le spectre électromagnétique de ces galaxies présente un maximum d’émission dans le domaine visible et un déclin rapide vers les longueurs d’onde plus courtes, comme le rayonnement X et gamma. La luminosité stellaire des galaxies elliptiques est généralement plus faible que celle des galaxies spirales, en raison de la présence de moins d’étoiles jeunes et massives. Cependant, les galaxies elliptiques géantes peuvent avoir une luminosité stellaire très élevée, rivalisant avec celles des quasars.
Types de galaxies elliptiques
Les galaxies elliptiques se divisent en deux catégories distinctes ⁚ les galaxies elliptiques géantes et les galaxies elliptiques naines, présentant des différences marquées en termes de taille et de luminosité.
Galaxies elliptiques géantes
Les galaxies elliptiques géantes sont les plus grandes et les plus lumineuses de l’Univers, atteignant des diamètres de plusieurs centaines de milliers d’années-lumière. Elles sont caractérisées par une grande masse stellaire, souvent supérieure à 10^12 masses solaires, et une luminosité stellaire élevée.
Ces galaxies géantes résultent souvent de la fusion de plusieurs galaxies plus petites, ce qui explique leur grande taille et leur forme elliptique. Elles abritent généralement un trou noir supermassif à leur centre, qui joue un rôle clé dans leur évolution.
Les galaxies elliptiques géantes sont également connues pour leurs amas globulaires nombreux et brillants, ainsi que leurs nuages de gaz et de poussière interstellaire qui témoignent de leur activité astronomique intense.
Galaxies elliptiques naines
Les galaxies elliptiques naines sont des systèmes stellaires petits et compacts, avec des diamètres inférieurs à 10 000 années-lumière. Malgré leur petite taille, elles partagent les mêmes caractéristiques que les galaxies elliptiques géantes, telles que la symétrie et la régularité.
Ces galaxies naines sont souvent trouvées dans les régions densément peuplées de l’Univers, comme les amas de galaxies, où les interactions avec les galaxies voisines ont pu jouer un rôle dans leur formation.
Les galaxies elliptiques naines ont une luminosité stellaire faible et une masse stellaire réduite, mais peuvent encore abriter un trou noir supermassif à leur centre. Elles offrent ainsi un laboratoire unique pour étudier l’évolution des galaxies elliptiques à petite échelle.
Exemples de galaxies elliptiques
Certains exemples notables de galaxies elliptiques incluent M87, NGC 3377, NGC 4647 et IC 1101, qui illustrent la diversité de cette catégorie de galaxies.
M87 ⁚ une galaxie elliptique géante
M87 est une galaxie elliptique géante située à environ 55 millions d’années-lumière dans la constellation de la Vierge. Elle est l’une des plus grandes galaxies elliptiques du ciel, avec un diamètre de près de 60 000 années-lumière.
Cette galaxie est remarquable par sa forme régulière et symétrique, ainsi que par sa grande luminosité stellaire. Elle abrite un trou noir supermassif central de plusieurs milliards de masses solaires, qui est responsable de la formation d’un jet de particules énergétiques.
M87 est également connue pour ses nombreux amas globulaires, qui contiennent des étoiles géantes rouges âgées. La morphologie galactique de M87 est influencée par les interactions avec son environnement, notamment les collisions galactiques et les fusions galactiques.
NGC 3377 ⁚ une galaxie elliptique naine
NGC 3377 est une galaxie elliptique naine située à environ 10 millions d’années-lumière dans la constellation du Lion. Elle est caractérisée par sa petite taille, avec un diamètre d’environ 3 000 années-lumière.
Cette galaxie est intéressante car elle présente une morphologie galactique régulière, malgré sa petite taille. Elle est composée d’étoiles géantes rouges âgées et contient un petit trou noir supermassif central.
NGC 3377 est probablement le résultat d’une fusion galactique entre deux galaxies plus petites. Elle est entourée d’un nuage de gaz et de poussière interstellaire, qui est le réservoir de matière nécessaire pour la formation d’étoiles.
NGC 3377 est un exemple typique de galaxie elliptique naine, qui permet d’étudier les processus de formation et d’évolution des galaxies elliptiques.