Un aspect très important de l’astronome extragalactique est l’étude de la répartition des galaxies dans l’Univers. Dès les premières observations de nébuleuses, les astronomes se rendirent compte que la distribution des galaxies n’était pas du tout homogène. Au contraire, celles-ci ont une forte tendance à se regrouper pour former des ensembles dont la population et la taille sont très variables. On classe ces regroupements en deux catégories : un groupe lorsque l’ensemble comporte moins d’une centaine de membres et un amas au-dessus de ce seuil.
Le Groupe Local
La Voie Lactée est elle-même membre d’un groupe d’une cinquantaine de galaxies que l’on appelle le Groupe Local et dont la taille atteint dix millions d’années-lumière. Ce groupe est dominé par deux galaxies spirales massives, notre Voie lactée et la galaxie d’Andromède, séparées d’environ 2,5 millions d’années-lumière. La plupart des autres galaxies du Groupe Local se concentrent autour des deux premières, ce qui donne à l’ensemble une structure dipolaire.
Près de la Voie Lactée, on trouve en particulier les Grand et Petit Nuages de Magellan, deux galaxies irrégulières respectivement à 180.000 et 210.000 années-lumière. Du côté d’Andromède, apparaît une troisième spirale, celle du Triangle, à 2,6 millions d’années-lumière de nous. En plus des cinq galaxies précédemment citées, on trouve plus d’une cinquantaine de galaxies moins massives, donc moins faciles à observer, en particulier une grande proportion de galaxies elliptiques naines et quelques irrégulières.
Les amas de galaxies
En s’éloignant du Groupe Local, on rencontre d’autres groupes de galaxies comme le nôtre, mais aussi des ensembles beaucoup plus grands, les amas de galaxies, qui peuvent compter des milliers de membres. Le plus proche du Groupe Local est l’amas de la Vierge. Il est situé à 50 millions d’années-lumière, contient plus de 2000 galaxies visibles depuis la Terre, de tous les types possibles, et possède un diamètre de l’ordre de 15 millions d’années-lumière. La forme globale de l’ensemble n’étant pas bien définie, on le qualifie d’amas irrégulier.
Certains amas présentent une distribution mieux définie, par exemple sphérique, et l’on parle alors d’amas régulier. Le plus proche de la Voie Lactée est l’amas de Coma, situé à 320 millions d’années-lumière. Il contient plus de mille membres visibles, presque uniquement des galaxies elliptiques ou lenticulaires, et possède un diamètre d’environ 20 millions d’années-lumière.
Notons que le nombre de galaxies indiqué précédemment ne concernent que les galaxies observables depuis la Terre. Ces amas contiennent comme le Groupe Local des galaxies irrégulières ou elliptiques naines, qui sont trop peu lumineuses pour être observées. Elles existent néanmoins et portent la population de ces amas à plusieurs milliers de membres, voire plus de dix mille.
Un autre point commun de ces amas est la présence en leur centre de galaxies elliptiques géantes, trois pour la Vierge, deux pour Coma. Ces galaxies sont le fruit de ce que l’on appelle le cannibalisme galactique. En effet, autour de ces géantes gravite une nuée de galaxies ordinaires. Lorsque l’une d’elles s’approche trop près de la galaxie centrale, elle ne peut pas échapper à son attraction gravitationnelle et se fait avaler. Avec le temps, les galaxies centrales accumulent de plus en plus de matière et finissent par atteindre des tailles gigantesques.
Un gaz extrêmement chaud
Une partie de notre connaissance des amas de galaxies vient des observations dans les rayons X. Celles-ci ont mis en évidence la présence de grandes quantités de gaz à des températures de l’ordre de 100 millions de degrés. Dans les amas irréguliers, ce gaz est nettement associé aux galaxies, alors que dans les amas réguliers, il emplit tout l’amas. Ceci montre que les amas réguliers ont été le siège de nombreuses interactions entre galaxies, qui ont peu à peu dispersé le gaz de façon homogène.
Dans tous les cas, l’émission de rayons X s’accompagne d’une perte d’énergie pour le gaz, qui se traduit par une chute de celui-ci vers le centre de l’amas et la naissance de ce que l’on appelle des courants gazeux chauds. Cet afflux de gaz donne alors naissance à des nuages d’hydrogène, provoque la formation d’étoiles peu massives, et contribue de façon significative à la masse des galaxies géantes centrales.
Mis à jour le 12/04/2024 par Olivier Esslinger