Observatoire de la Côte d’azur Les galaxies Jacques Colin Observatoire de la Côte d’azur

Plan du cours Les échelles de distance et la situation des galaxies dans l’Univers I- La découverte des nébuleuses - Le catalogue de Messier - Les différents types de nébuleuses II- La découverte des galaxies - Preuve de leur existence ( Hubble) - Classification ( Hubble) - Distance - Contenu - Vitesse radiale (expansion de l’Univers) - Distribution III- Les galaxies spirales ( ondes de densité) IV- les galaxies elliptiques V- Les galaxies irrégulières

Plan du cours (suite) VII- Le groupe local VIII- Les amas de galaxies VI- Notre Galaxie - Structure - Composition - Mouvements VII- Le groupe local VIII- Les amas de galaxies IX- Les galaxies actives - les radiogalaxies - Les galaxies à noyaux actifs - les jets X- Phénomènes remarquables - Les warp ( gauchissements) - Les rencontres de galaxies - Les lentilles gravitationnelles XI- La matière noire et les galaxies

Les galaxies dans l’Univers Échelles de distances Les galaxies dans l’Univers

Les structures de l’Univers Planètes Les structures de l’Univers et leurs échelles 1- Les planètes Terre Lune Terre

Les structures de l’Univers SOLEIL Les structures de l’Univers et leurs échelles 2- Le Soleil

Les structures de l’Univers et leurs échelles 3-Le Système Solaire

Les structures de l’Univers Champ d ’étoiles Soleil Les structures de l’Univers et leurs échelles 3- Les étoiles

Les structures de l’Univers et leurs échelles 4-La Galaxie

Les structures de l’Univers et leurs échelles 5- Les grandes structures

Les structures de l’Univers et leurs échelles

Résumé des échelles de distances

Le catalogue de Messier Les nébuleuses Le catalogue de Messier

Le Catalogue MESSIER

Nébuleuse du Crabe M1

Amas Globulaire M 13

Galaxie elliptique M 87

Nébuleuse Planétaire M 27

Galaxie d’Andromède M 31

Nébuleuse d’Orion M 42

Galaxie spirale M 64

Les univers-îles ou galaxies Certains des objets de Messier semblent être d’autres ensembles d’étoiles comme le nôtre. Hubble le montre en 1921 par la mesure de la distance de certains d’entre eux. Pour cela il utilise un certain type d’étoiles : Les Céphéides

Parsec = Unité utilisée pour la distance des étoiles 1’’( exprimé en radian) = 2p/(360 x 60 x 60) 1unité astronomique d(parsec) = D’où 1 pc = 200 000 UA Puisque 1 UA = 150.106 km On obtient 1 pc= 3.1013 km p (radians) 1 unité astronomique   1 parsec = 1’’( en radian) Pour la distance des galaxies on utilise le méga parsec 1 Mpc=106 parsecs

Détermination des distances Relation période-luminosité des Céphéïdes d =10(m-M+5)/5 Diagramme Hertzprung-Russel

Les différents types de galaxies Diagramme de HUBBLE

La classification de Hubble

Spirale très enroulée Spirale Elliptique Irrégulière Spirale barrée

Autres Classifications De Vaucouleurs Basé uniquement sur la Morphologie de la surface de brillance DDO système

Galaxies spirales Structure Composition Diamètre Mouvement Évolution Planes Bras spiraux Composition Étoiles Gaz Poussières Diamètre 30 kpc = 100 000 AL Mouvement Rotation différentielle du disque Évolution Formation d’étoiles Enrichissement en éléments lourds

Les bras spiraux : ondes de densité Pourquoi autant de spirales Les bras sont ils persistants ? Equation de Boltzman + Equation de Poisson Permettent de trouver Une stationnarité Ou auto cohérence Ou « self consistence »

Le principe du spectrographe

Le spectre et son analyse

Vitesse radiale l0 Ni éloignement Ni rapprochement Éloignement Dl Ni éloignement Ni rapprochement Éloignement Rapprochement Spectres V c Dl l0 =

Rotation globale des disques

Courbe de rotation observée Courbe de rotation théorique

Matière noire dans notre Galaxie Présence de matière noire

Mouvements dans le Halo Amas globulaire

Galaxies elliptiques Structure Ellipsoïdales (3D) Composition étoiles Mouvements Pas de rotation globale Masse Jusqu’à 1012 MO Tailles > spirales Évolution Pas de formation d’étoiles Pas d’enrichissement en éléments lourds

Galaxies lenticulaires Bulbe central étendu Entouré par une région lentement décroissante en luminosité Pas de structures spirales

Galaxies irrégulières Pas de symétries particulières dans la morphologie Beaucoup d’étoiles jeunes bleues Plus petites que les galaxies elliptiques ou spirales

Notre Galaxie

Notre Galaxie

Vue générale du ciel complet

La Galaxie

Position du plan de l’écliptique dans la Galaxie J T S CG

Coordonnées galactiques z E CG à 8,5 kpc b S l x E’ Plan de la Galaxie y

Mouvements dans le halo galactique

Caractéristiques de la Galaxie Noyau central avec trou noir massif Bulbe ( sphère de 2 kpc) Disque ( rayon 15 kpc, épaisseur 1 kpc, bras spiraux, étoiles, amas d’étoiles , gaz, poussières, formation d’étoiles, enrichissement en métaux lourds, rotation différentielle) Halo ( 30 kpc ?, étoiles vieilles et environ 150 amas globulaires, Matière noire ??)

Les satellites de la Galaxie Les 2 Nuages de Magellan Le Grand Nuage la plus proche

Le Groupe Local de galaxies 28 galaxies liées gravitationnellement à 2 galaxies géantes Andromède et notre Galaxie

Amas de galaxies De quelques centaines à plusieurs Abell Amas de galaxies De quelques centaines à plusieurs milliers de galaxies liées par la gravitation Hercules Virgo ( centre)

L’expansion de l’Univers La loi de Hubble L’expansion de l’Univers La vitesse radiale des galaxies Décalage vers le rouge ( redshift) La récession des galaxies

La loi de Hubble Diagramme original de 1929

H = constante de Hubble en km/s.Mpc La loi de Hubble V = H . D V= vitesse en km/s H = constante de Hubble en km/s.Mpc D = distance en Mpc H = 75 km.s-1 .Mpc -1

Expansion de l ’Univers Milliards d ’années lumière

Expansion de l ’Univers Analogie du ballon

Phénomènes remarquables - Gauchissements ( warp) Rencontres de galaxies Morphologies diverses Lentilles gravitationnelles

Le gauchissement ou warp ESO 510 Photo HST Photo VLT

Les rencontres de galaxies Durée Types d’interactions Résultats

Morphologies remarquables

Lentilles gravitationnelles

Différents types de lentilles

Lentilles gravitationnelles

Radio galaxies Galaxies actives Jets

Radio télescopes interférométriques Plateau de Bure VLA

Radiotélescopes Projet ALMA ( Chili) Parkes Arecibo

Radiogalaxies CYGNUS A

Les jets

Radiogalaxies et jets

Quasar-galaxies radio- galaxie active 4C 71-07

Le centre des galaxies

La matière noire dans l’Univers

Matière noire dans notre Galaxie Présence de matière noire

La matière noire

Matière noire dans l’Univers

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