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Les Galaxies elliptiques
et les Naines sphéroïdales

Aperçu
Assez communes (15 à 20% des galaxies répertoriées), les galaxies elliptiques, dont les dimensions peuvent être très diverses, sont des galaxies dont l'apparence globale, comme l'indique leur nom, d'ellipsoïdes plus ou moins aplati. Ce sont des objets de forme régulière, sans structure interne marquée (pas de disque ou de bras spiraux, en particulier), mais dont les régions centrales sont plus brillantes, leur éclat diminuant régulièrement du centre vers l'extérieur. On rencontre des galaxies elliptiques de dimensions et de masses extrêmement variables. C'est parmi elles que se recrutent les plus petites galaxies connues, les naines sphéroïdales, aussi bien que les plus grosses...

Les galaxies elliptiques géantes, se rencontrent généralement au centre des amas de galaxies. Une localisation, qui ajoutée à leurs autres propriétés laisse supposer qu'elles se sont construites progressivement à la suite de collisions entre galaxies plus petites, et qu'elles ont continué à en absorber quand elles grandi. Ces galaxies supergéantes, dites cannibales, sont rangées dans une classe à part, notée cD.

Le poids et la forme


Mise en ordre
La classification morphologique de Hubble leur attribue la lettre E, suivie d'un chiffre qui correspond à leur aplatissement, et qui va de 0, lorsqu'elles sont quasiment sphériques, à 7, pour les plus elliptiques d'entre elles. La cause de l'aplatissement n'est pas claire. Mais contrairement à l'opinion longtemps adoptée, les différences observées n'apparaissent pas liées à des différences de vitesse de rotation : toutes les galaxies elliptiques tournent très lentement sur elles-mêmes. On ajoutera que les petites galaxies de type E0 sont communément rangées, depuis le milieu des années 1980, dans une famille à part, celle des galaxies sphéroïdales.

Outre leur forme, un second point doit être pris en considération : les galaxies elliptiques existent en plusieurs tailles. On distinguera ainsi les galaxies elliptiques naines et les galaxies elliptiques géantes.

Les galaxies elliptiques naines et les galaxies naines sphéroïdales ne comportent que quelques dizaines de millions d'étoiles. Certaines peuvent se trouver aussi satellisées autour de galaxies plus grosses. La Voie lactée possède, par exemple, au moins neuf de ces objets pour satellites. Mentionnons les naines du Dragon, du Sculpteur, du Sextant. Dans le cas de M 31 (galaxie d'Andromède), on peut citer M 32.
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Les galaxies naines sphéroïdales

Les naines sphéroïdales, étiquetées dSphs (= dwarf spheroidal systems) dans la littérature technique, sont de très petites galaxies, les plus petites galaxies connues, et les moins lumineuses. Leurs masses sont comprises entre 10 millions et cent millions de masses solaires, et leur diamètre entre 5000 et 20 000 années-lumière. Leur faible luminosité les range par ailleurs le plus souvent dans une classe de galaxies particulières que l'on trouvera désignées dans ce site sous le nom de galaxies fantômes ou galaxies à faible brillance de surface. Ces objets, formées de vieilles étoiles (mais qui ont parfois une histoire de formations stellaires complexe), et pratiquement dépourvues de gaz interstellaire, ressemblent assez à de très gros amas globulaires. Elles s'en distinguent cependant sur plusieurs points.

Ainsi, alors que les amas globulaires présentent une forte concentration en leur centre, les naines sphéroïdales sont relativement faiblement peuplées dans leurs régions centrales. Ce qui pose d'ailleurs une difficulté quand les astronomes cherchent à comprendre comment elles se sont formées. Certaines hypothèses conduisent à y voir des bulbes d'anciennes galaxies spirales dont le disque aurait été arraché par des effets de marée, lors d'interactions avec d'autres galaxies, d'autres les rapprochent des galaxies tidales, qui sont formées à partir de la matière expulsée, ici encore par effet de marée, lors d'interactions ou de collisions entre galaxies plus grosses.

Enfin, comme elles semblent correspondre à des régions de forte concentration de matière sombre (là encore contrairement aux amas globulaires), les astronomes sont conduits à envisager leur formation dans le cadre des modèles à matière sombre froide (actuellement en faveur). Les naines sphéroïdales pourraient alors être comme les briques à partir desquelles se seraient formées par fusions et absorptions successives les galaxies plus grosses. Mais, une nouvelle difficulté apparaît - cette fois quand on compare le nombre de galaxies naines qui doivent se former selon les modèles et celles qu'on dénombrent en réalité : dans le Groupe Local, en tout cas, le compte n'y est pas.

Enfin, certaines naines sphéroïdales sont immergées de de petits systèmes d'amas globulaires satellites satellisées autour d'elles. (ex : naines du sagittaire et du Fourneau dans le Groupe Local, F8D1 dans le groupe de M 81).

Les galaxies elliptiques géantes peuvent, pour leur part renfermer des millions de milliards d'étoiles. C'est parmi elles que l'on rencontre les plus grosses des galaxies, à l'image de NGC 5128, (Centaure) ou M 87 (Vierge). Ces deux galaxies sont également, comme c'est souvent le cas pour leurs congénères les plus massives, des radiosources (respectivement Centaurus A et Virgo A) : elles montrent d'importants signes d'activité dans leur noyau, et projettent également de longs jets de gaz très chaud, loin dans le milieu intergalactique.

 

M 32

NGC 5128
Régime diététique...

Rouages
Du point de vue de leur composition, les galaxies elliptiques partagent une autre caractéristique importante : elles sont composées d'étoiles analogues à celle du sphéroïde de notre Galaxie; autrement dit, elles sont formées de vieilles étoiles de population II. Il existe néanmoins quelques nuances dans la composition chimique des étoiles selon qu'elles appartiennent à une galaxie naine, ou à une géante. Les premières semblent plus pauvres en éléments chimiques lourds, ce qui signifie qu'elles sont probablement nées dans un milieu plus "primitif" que les secondes.

Les galaxies elliptiques, comme les galaxies sphéroïdales contiennent de la matière sombre, ou plus exactement, occupent le centre d'un halo de matière sombre. Le plus souvent aussi, elles se révèlent exemptes de poussières. Les cas de galaxies elliptiques poussiéreuses sont en fait assez minoritaires, mais l'on peut encore citer l'exemple remarquable de NGC 5128, dont le plan équatorial est barré d'un disque de poussières, et qui est aussi l'une des plus grosses galaxies connues.

L'absence ou la pauvreté en gaz et en poussières, qui sont respectivement  la matière première et le facilitateur de la formation des étoiles montre que très peu d'étoiles naissent dans ces galaxies. La vieillesse et le peu d'éclat de leur population stellaire permet même de comprendre que le processus d'astration dans ces objets à cessé depuis très longtemps. peut-être parce que les étoiles ont consommé toute la matière première à leur disposition; mais peut-être plus certainement à cause des mécanismes liés à la formation de ce type de galaxies : les géantes en tout cas s'interprètent comme le produit de la fusion de galaxies plus petites. De telles collisions, comme le sont aussi des passages rapprochés, sont susceptibles de souffler le gaz interstellaire dans le milieu intergalactique et, partant, d'inhiber toute évolution ultérieure.

La présence de poussières dans certains cas pourrait d'ailleurs s'expliquer par le même processus : cette fois ces poussières seraient le relief d'un repas relativement récent, où une galaxie spirale aurait pu être absorbée par une galaxie elliptique géante déjà bien formée. On peut également comprendre l'origine de l'activité de ces galaxies comme l'effet d'une absorption de matière récemment importée par un trou noir géant central.

Étiquette Constellation Magn. Dim.
(')
Remarques
NGC M
221 32 Andromède 6 71 Satellite de M 31
4472 49 Vierge 5 13 -
4621 59 Vierge 7 348 -
4649 60 Vierge 6 71 -
4374 84 Vierge 5 13 ou de type S0?
4406 86 Vierge 7 348 -
4486 87 Vierge 6 71 Radiogalaxie géante
4552 89 Vierge 5 13 -
3379 105 Lion 7 348 -
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