Galaxie elliptique -Elliptical galaxy

La galaxie elliptique géante ESO 325-G004

Une galaxie elliptique est un type de galaxie avec une forme approximativement ellipsoïdale et une image lisse, presque sans relief. Elles sont l'une des quatre principales classes de galaxies décrites par Edwin Hubble dans sa séquence Hubble et son ouvrage de 1936 Le royaume des nébuleuses , avec les galaxies spirales et lenticulaires . Les galaxies elliptiques (E) sont, avec les galaxies lenticulaires (S0) avec leurs disques à grande échelle, et les galaxies ES avec leurs disques à échelle intermédiaire, un sous-ensemble de la population de galaxies "de type précoce".

La plupart des galaxies elliptiques sont composées d' étoiles plus anciennes et de faible masse , avec un milieu interstellaire clairsemé et une activité de formation d'étoiles minimale , et elles ont tendance à être entourées d'un grand nombre d' amas globulaires . On pense que les galaxies elliptiques représentent environ 10 à 15 % des galaxies du superamas de la Vierge , et elles ne sont pas le type de galaxie dominant dans l'univers en général. On les trouve préférentiellement à proximité des centres des amas de galaxies .

Les galaxies elliptiques varient en taille des elliptiques naines avec des dizaines de millions d'étoiles, aux supergéantes de plus de cent billions d' étoiles qui dominent leurs amas de galaxies. À l'origine, Edwin Hubble a émis l'hypothèse que les galaxies elliptiques ont évolué en galaxies spirales , ce qui a été découvert plus tard comme étant faux, bien que l'accrétion de gaz et de galaxies plus petites puisse construire un disque autour d'une structure ellipsoïdale préexistante. Les étoiles trouvées à l'intérieur des galaxies elliptiques sont en moyenne beaucoup plus anciennes que les étoiles trouvées dans les galaxies spirales.

Exemples

Caractéristiques générales

Galaxie elliptique IC 2006 .

Les galaxies elliptiques sont caractérisées par plusieurs propriétés qui les distinguent des autres classes de galaxies. Ce sont des masses d'étoiles sphériques ou ovoïdes, privées de gaz stellaires. La plus petite galaxie elliptique connue fait environ un dixième de la taille de la Voie lactée . Le mouvement des étoiles dans les galaxies elliptiques est principalement radial, contrairement aux disques des galaxies spirales , qui sont dominés par la rotation . De plus, il y a très peu de matière interstellaire (ni gaz ni poussière), ce qui se traduit par de faibles taux de formation d'étoiles , peu d'amas d'étoiles ouverts et peu de jeunes étoiles ; les galaxies plutôt elliptiques sont dominées par de vieilles populations stellaires , leur donnant des couleurs rouges. Les grandes galaxies elliptiques ont généralement un vaste système d' amas globulaires . Ils ont généralement deux populations distinctes d'amas globulaires : une plus rouge et riche en métaux, et une autre plus bleue et pauvre en métaux.

Les propriétés dynamiques des galaxies elliptiques et des renflements des galaxies à disque sont similaires, suggérant qu'elles peuvent être formées par les mêmes processus physiques, bien que cela reste controversé. Les profils de luminosité des galaxies elliptiques et des renflements sont bien ajustés par la loi de Sersic , et une gamme de relations d'échelle entre les paramètres structurels des galaxies elliptiques unifie la population.

Chaque galaxie elliptique massive contient un trou noir supermassif en son centre. Les observations de 46 galaxies elliptiques, 20 renflements classiques et 22 pseudobulges montrent que chacun contient un trou noir au centre. La masse du trou noir est étroitement corrélée à la masse de la galaxie, comme en témoignent des corrélations telles que la relation M-sigma qui relie la dispersion de vitesse des étoiles environnantes à la masse du trou noir au centre.

Les galaxies elliptiques se trouvent préférentiellement dans les amas de galaxies et dans les groupes compacts de galaxies .

Contrairement aux galaxies spirales plates avec organisation et structure, les galaxies elliptiques sont plus tridimensionnelles, sans grande structure, et leurs étoiles sont sur des orbites quelque peu aléatoires autour du centre.

Tailles et formes

La galaxie centrale de cette image est une gigantesque galaxie elliptique désignée 4C 73.08.
L'objet central brillant est une galaxie elliptique supergéante, membre dominant d'un amas de galaxies nommé MACSJ1423.8+2404. Notez la lentille gravitationnelle .

Les galaxies elliptiques varient considérablement en taille et en masse avec des diamètres allant de 3 000 années-lumière à plus de 700 000 années-lumière, et des masses allant de 10 5 à près de 10 13 masses solaires. Cette gamme est beaucoup plus large pour ce type de galaxie que pour tout autre. Les plus petites, les galaxies elliptiques naines , peuvent ne pas être plus grandes qu'un amas globulaire typique , mais contiennent une quantité considérable de matière noire non présente dans les amas. La plupart de ces petites galaxies peuvent ne pas être apparentées à d'autres elliptiques.

La classification Hubble des galaxies elliptiques contient un nombre entier qui décrit l'allongement de l'image de la galaxie. La classification est déterminée par le rapport du grand ( a ) au petit ( b ) axes des isophotes de la galaxie :

Ainsi pour une galaxie sphérique avec a égal à b , le nombre est 0, et le type de Hubble est E0. Alors que la limite dans la littérature est d'environ E7, on sait depuis 1966 que les galaxies E4 à E7 sont des galaxies lenticulaires mal classées avec des disques inclinés à des angles différents par rapport à notre ligne de visée. Cela a été confirmé par des observations spectrales révélant la rotation de leurs disques stellaires. Hubble a reconnu que sa classification de forme dépend à la fois de la forme intrinsèque de la galaxie, ainsi que de l'angle avec lequel la galaxie est observée. Par conséquent, certaines galaxies de type Hubble E0 sont en fait allongées.

On dit parfois qu'il existe deux types physiques d'elliptiques : les elliptiques géants avec des isophotes de forme légèrement « carrée », dont les formes résultent d'un mouvement aléatoire plus important dans certaines directions que dans d'autres (mouvement aléatoire anisotrope) ; et les elliptiques normales et naines "disky" , qui contiennent des disques. Il s'agit cependant d'un abus de la nomenclature, car il existe deux types de galaxies de type précoce, celles avec disques et celles sans. Étant donné l'existence de galaxies ES avec des disques d'échelle intermédiaire, il est raisonnable de s'attendre à ce qu'il y ait une continuité de E à ES, et sur les galaxies S0 avec leurs disques stellaires à grande échelle qui dominent la lumière sur de grands rayons.

Les galaxies naines sphéroïdales semblent être une classe distincte : leurs propriétés sont plus similaires à celles des galaxies irrégulières et tardives de type spirale.

À l'extrémité large du spectre elliptique, il y a une division supplémentaire, au-delà de la classification de Hubble. Au- delà des elliptiques géantes gE , se trouvent les galaxies D et les galaxies cD . Ceux-ci sont similaires à leurs frères plus petits, mais plus diffus, avec de grands halos qui peuvent autant appartenir à l'amas de galaxies dans lequel ils résident qu'à la galaxie géante située au centre.

Évolution

NGC 3597 est le produit d'une collision entre deux galaxies. Elle évolue en une galaxie elliptique géante.

Il est largement admis que la fusion de grandes galaxies non géantes, due à l'attraction gravitationnelle, joue un rôle majeur dans la formation de la croissance et de l' évolution des galaxies elliptiques. On pense que de telles fusions galactiques majeures étaient plus courantes dans les premiers temps. La galaxie de la Voie lactée , qui dépend d'une composante tangentielle inconnue, est sur une trajectoire de collision de quatre à cinq milliards d'années avec la galaxie d'Andromède . Il a été théorisé qu'une galaxie elliptique résultera de la fusion des deux spirales. (Notez que les fusions galactiques mineures impliquent deux galaxies de masses très différentes ; il est bien établi que des fusions mineures se produisent dans des galaxies qui ne sont ni géantes ni elliptiques - comme notre propre galaxie, la Voie lactée .)

On pense que les trous noirs peuvent jouer un rôle important dans la limitation de la croissance des galaxies elliptiques dans l'univers primitif en inhibant la formation d'étoiles .

Formation d'étoiles

Le portrait traditionnel des galaxies elliptiques les dépeint comme des galaxies où la formation d'étoiles s'est terminée après une explosion initiale à haut décalage vers le rouge, les laissant briller avec seulement leurs étoiles vieillissantes. Les galaxies elliptiques apparaissent généralement jaune-rouge, ce qui contraste avec la teinte bleue distincte de la plupart des galaxies spirales . Dans les spirales, cette couleur bleue émane en grande partie des jeunes étoiles chaudes dans leurs bras spiraux. On pense que très peu de formation d'étoiles se produit dans les galaxies elliptiques, en raison de leur manque de gaz par rapport aux galaxies spirales ou irrégulières. Cependant, ces dernières années, des preuves ont montré qu'une proportion raisonnable (~ 25%) de galaxies de type précoce (E, ES et S0) ont des réservoirs de gaz résiduels et une formation d'étoiles de bas niveau.

Les chercheurs de l'Observatoire spatial Herschel ont émis l'hypothèse que les trous noirs centraux des galaxies elliptiques empêchent le gaz de se refroidir suffisamment pour la formation d'étoiles.


Voir également

Références

Lectures complémentaires

Liens externes