Galaxie
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Une galaxie est un massif, gravitationnellement liés système constitué d' étoiles , restes stellaires, et milieu interstellaire de gaz et la poussière, et, on suppose, une composante importante mais mal comprise appelée la matière noire . Le mot galaxie est dérivé du grec galaxias (γαλαξίας), littéralement "laiteuse", une référence à la Voie Lactée . Des exemples de galaxies vont de nains avec aussi peu que dix millions (10 sept) étoiles à géants avec une centaine billions (10 14) étoiles, chaque orbite propre de leur galaxie centre de masse .
Galaxies contiennent un nombre variable de systèmes stellaires, clusters et types de étoiles nuages interstellaires. Entre ces objets est un clairsemée milieu interstellaire de gaz, de poussière et les rayons cosmiques. Les données d'observation suggère que trous noirs supermassifs peuvent exister au centre d'un grand nombre, sinon la totalité, des galaxies. Ils sont considérés comme le principal moteur de noyaux galactiques actifs trouvés au cœur de certaines galaxies. La galaxie de la Voie lactée semble abriter au moins un tel objet.
Galaxies ont été historiquement classées en fonction de leur forme apparente; habituellement dénommée leur morphologie visuelle. Une forme courante est le galaxie elliptique, qui a une ellipse en forme de profil lumière. Les galaxies spirales sont en forme de disque avec poussiéreuses, les bras courbes. Ceux qui ont des formes irrégulières ou inhabituelles sont connus comme galaxies irrégulières et proviennent généralement de la perturbation par l'attraction gravitationnelle des galaxies voisines. Ces interactions entre galaxies voisines, qui sont susceptibles d'aboutir à une fusion, parfois induire une augmentation significative des incidents la formation des étoiles menant à galaxies croisées. Galaxies plus petites qui ne ont pas une structure cohérente sont appelées galaxies irrégulières.
Il ya probablement plus de 170 milliards (1,7 × 10 11) de galaxies dans l' Univers observable . La plupart sont 1.000 à 100.000 parsecs de diamètre et généralement séparés par des distances de l'ordre de millions de parsecs (ou mégaparsecs). L'espace intergalactique (l'espace entre les galaxies) est rempli d'un gaz ténu d'une densité moyenne moins d'un atome par mètre cube. La majorité des galaxies sont organisés en une hiérarchie des associations connues sous le nom groupes et amas, qui, à leur tour forment généralement plus grande superamas. A la plus grande échelle , ces associations sont généralement disposées dans feuilles et filaments, qui sont entourés par immense des vides.
Le 12 Décembre 2012, les astronomes, travaillant avec le télescope spatial Hubble , ont indiqué que le plus galaxie connue lointain, UDFj-39546284, est maintenant estimée à encore plus loin qu'on ne le croyait. La galaxie, qui est estimée avoir formé autour "380.000.000 années" après le Big Bang (il ya environ 13,77 milliards années), et a az ( redshift ) de 11,9, est d'environ 13,37 milliards années-lumière de la Terre.
Étymologie
Le mot galaxie vient du grec terme pour notre propre galaxie, galaxias (γαλαξίας, "laiteuse une»), ou kyklos Galaktikos («cercle») («laiteux») pour son apparence comme une bande de couleur plus claire dans le ciel. Dans la mythologie grecque , Zeus met son fils né d'une femme mortelle, le nourrisson Héraclès , sur Le sein d'Héra pendant qu'elle dort afin que le bébé va boire son lait divin et sera donc devenir immortel. Hera se réveille pendant l'allaitement et réalise alors qu'elle allaite un bébé inconnue: elle pousse le bébé et un jet de ses éclaboussures de lait du ciel nocturne, la production de la bande faible de lumière connu comme la Voie Lactée.
Dans la littérature astronomique, le mot capitalisés 'Galaxy' est utilisé pour désigner notre galaxie, la Voie Lactée , à distinguer des milliards d'autres galaxies. Le terme anglais Voie Lactée peut être retracée à une histoire de Chaucer :
"Voir là-bas, voici, le Galaxyë
Quels sont les hommes clepeth l'Wey Lactée,
Pour hit est whyt. "-Geoffrey Chaucer. La Maison de la renommée, c. 1380.
Quand William Herschel a construit son catalogue des objets du ciel profond en 1786, il a utilisé le nom nébuleuse spirale pour certains objets tels que M31 . Ceux-ci seraient ensuite être reconnus comme des immenses agglomérations d'étoiles, lorsque la vraie distance à ces objets a commencé à être apprécié, et ils seraient appelés univers-îles. Cependant, le mot Univers a été entend la totalité de l'existence, cette expression est tombé dans désuétude et les objets sont devenus connus comme la place galaxies.
Observation d'histoire
La prise de conscience que nous vivons dans une galaxie, et qu'il n'y avait, en fait, beaucoup d'autres galaxies, Parallels découvertes qui ont été faites à propos de la Voie Lactée et d'autres nébuleuses dans le ciel nocturne.
Voie Lactée
Le Philosophe grec Démocrite (450-370 BC) a proposé que la bande lumineuse sur le ciel nocturne connue comme la Voie Lactée pourrait consister étoiles lointaines. Aristote (384-322 avant JC), croit toutefois que la Voie Lactée à être causée par «l'allumage de la expiration de feu de certaines étoiles qui étaient grandes, nombreuses et rapprochées "et que le" contact a lieu dans la partie supérieure de la atmosphère, dans la région du monde qui est en continuité avec les mouvements célestes "Le. Philosophe néoplatonicien Olympiodore le Jeune (c. 495-570 AD) était scientifiquement critique de ce point de vue, soutenant que si la Voie Lactée étaient sublunaire (située entre la Terre et la Lune), il devrait apparaître à différents moments et endroits sur la Terre, et que il doit avoir parallaxe, ce qui ne est pas. À son avis, la Voie lactée était céleste. Cette idée serait tard influent dans le Monde islamique.
Selon Mohani Mohamed, Astronome Arabian Alhazen (965-1037) a fait la première tentative d'observation et de mesure la parallaxe de la Voie lactée, et il donc «déterminé que parce que la Voie Lactée avait pas de parallaxe, ce était très éloignée de la Terre et ne pas appartenir à l'atmosphère." Le Astronome persan Al-Biruni (973-1048) a proposé la galaxie de la Voie Lactée comme «une collection d'innombrables fragments de la nature des étoiles nébuleuses." Le Astronome andalou Ibn Bajjah ("Avempace", d. 1138) a proposé que la Voie lactée est constituée de nombreuses étoiles qui touchent presque l'autre et semblent être une image continue en raison de l'effet de réfraction de la matière sublunaire, citant son observation de la conjonction de Jupiter et de Mars en tant que preuve de ce qui se produit lorsque deux objets se trouvent à proximité. Au 14ème siècle, la frontière syro-né Ibn Qayyim a proposé la galaxie de la Voie Lactée comme «une myriade de minuscules étoiles emballés ensemble dans la sphère des étoiles fixes".
Preuve réelle de la Voie lactée composée de plusieurs étoiles est venu en 1610 quand l'astronome italien Galileo Galilei a utilisé un télescope pour étudier la Voie Lactée et a découvert qu'il est composé d'un grand nombre d'étoiles faibles. En 1750, l'astronome anglais Thomas Wright, dans sa théorie originale Un ou nouvelle hypothèse de l'Univers, spéculé (correctement) que la galaxie pourrait être un corps en rotation d'un grand nombre d'étoiles maintenues ensemble par des forces gravitationnelles , qui se apparente au système solaire, mais sur une échelle beaucoup plus grande . Le disque résultant des étoiles peut être considéré comme une bande sur le ciel de notre point de vue à l'intérieur du disque. Dans un traité en 1755, Emmanuel Kant a élaboré sur l'idée de Wright sur la structure de la Voie Lactée.
La première tentative de décrire la forme de la Voie Lactée et la position de la Sun en elle a été réalisée par William Herschel en 1785 en comptant soigneusement le nombre d'étoiles dans les différentes régions du ciel. Il a produit un diagramme de la forme de la galaxie avec le système solaire à proximité du centre. En utilisant une approche raffinée, Kapteyn en 1920 est arrivé à l'image d'un petit (diamètre environ 15 kiloparsecs) galaxie ellipsoïde avec le Soleil à proximité du centre. Un procédé différent par Harlow Shapley basé sur le catalogage des amas globulaires conduit à une image radicalement différente: un disque plat avec un diamètre d'environ 70 kiloparsecs et le Soleil loin du centre. Analyse les deux omis de prendre en compte la absorption de la lumière par interstellaire de poussière présente dans le galactique avion, mais après Robert Jules Trumpler quantifier cet effet en 1930 en étudiant les amas ouverts , l'image actuelle de notre galaxie hôte, la Voie Lactée, a émergé.
Distinction des autres nébuleuses
Au 10ème siècle, l'astronome persan Al-Soufi a fait l'observation enregistrée la plus tôt de la galaxie d'Andromède , le décrivant comme un "petit nuage". Al-Sufi, qui a publié ses conclusions dans son Livre des étoiles fixes en 964, a également identifié la Grand Nuage de Magellan, qui est visible à partir du Yémen , mais pas à partir Ispahan; il n'a pas été vu par les Européens jusqu'à Magellan voyage s 'dans le 16ème siècle. La galaxie d'Andromède a été redécouvert indépendamment par Simon Marius en 1612. Ce sont les seules galaxies en dehors de la Voie Lactée qui sont facilement visibles à l'œil nu, ils étaient les premières galaxies à observer depuis la Terre. En 1750, Thomas Wright, dans sa théorie originale Un ou nouvelle hypothèse de l'Univers, spéculé (correctement) que la Voie lactée était un disque aplati d'étoiles, et que certains de la nébuleuses visibles dans le ciel de nuit pourrait être Milky Ways distincts. En 1755, Emmanuel Kant a introduit le terme «île Univers» pour ces nébuleuses lointain.
Vers la fin du 18ème siècle, Charles Messier a compilé une catalogue contenant le 109 nébuleuses les plus lumineuses (objets célestes avec une apparence nébuleuse), suivi plus tard par un plus grand catalogue de 5000 nébuleuses assemblés par William Herschel. En 1845, Lord Rosse a construit un nouveau télescope et a pu faire la distinction entre les nébuleuses spirales et elliptiques. Il a également réussi à faire sortir sources ponctuelles individuelles dans certains de ces nébuleuses, accréditant conjecture antérieure de Kant.
En 1912, Vesto Slipher fait des études spectrographiques de la plus brillante nébuleuses spirales pour déterminer se ils ont été fabriqués à partir de produits chimiques qui seraient attendus dans un système planétaire. Cependant, Slipher découvert que les nébuleuses en spirale avait décalages vers le rouge élevés, ce qui indique qu'ils se éloignaient à un taux plus élevé que la Voie Lactée de échapper à la vitesse. Ainsi, ils ne étaient pas gravitationnellement lié à la Voie Lactée, et avaient peu de chances de faire partie de la galaxie.
En 1917, Heber Curtis avait observé une nova S Andromedae dans le "Grand Nébuleuse d'Andromède "(comme la galaxie d'Andromède, Messier objet M31 , était connu). Recherche sur le dossier photographique, il a trouvé 11 autres novae. Curtis a remarqué que ces novae étaient, en moyenne, 10 magnitudes plus faibles que celles qui ont eu lieu au sein de notre galaxie. En conséquence, il a été en mesure de venir avec une estimation de distance de 150,000 parsecs. Il est devenu un partisan de l'hypothèse dite «univers-îles", qui soutient que les nébuleuses spirales sont en fait des galaxies indépendants.
En 1920, la soi-disant Grand Débat a eu lieu entre Harlow Shapley et Heber Curtis, concernant la nature de la Voie lactée, les nébuleuses spirales, et les dimensions de l'Univers. Pour appuyer son affirmation selon laquelle la Grande Nébuleuse d'Andromède était une galaxie externe, Curtis a noté l'apparition de voies sombres ressemblant à des nuages de poussière de la Voie lactée, ainsi que l'importante Doppler.
L'affaire a été réglée de façon concluante au début des années 1920. En 1922, l' Estonie astronome Ernst Öpik donné une détermination de distance qui a soutenu la théorie que la nébuleuse d'Andromède est en effet un objet extra-galactique lointain. Grâce à la nouvelle 100 pouces Mt. Wilson télescope, Edwin Hubble a pu résoudre les parties extérieures de certaines nébuleuses spirales comme des collections de particuliers et étoiles a identifié certains Céphéides, lui permettant ainsi d'estimer la distance aux nébuleuses: ils étaient trop loin pour faire partie de la Voie Lactée. En 1936, Hubble a produit un système de classification des galaxies qui est utilisé à ce jour, le Séquence de Hubble.
La recherche moderne
En 1944, Hendrik van de Hulst prédit rayonnement micro-ondes à une longueur d'onde de 21 cm résultant de interstellaire atomique hydrogène gaz; ce rayonnement a été observée en 1951. Le rayonnement autorisé pour beaucoup d'étude améliorée de la Voie Lactée, car il ne est pas affectée par l'absorption de la poussière et de son décalage Doppler peut être utilisé pour cartographier le mouvement du gaz dans la Galaxie. Ces observations ont conduit à la postulation d'une rotation structure de bar dans le centre de la galaxie. Avec l'amélioration des radiotélescopes , de l'hydrogène gazeux pourrait également être tracée dans d'autres galaxies.
Dans les années 1970, il a été découvert en L'étude de Vera Rubin de la vitesse de rotation du gaz dans les galaxies que la masse totale visible (des étoiles et de gaz) ne compte correctement de la vitesse du gaz en rotation. Ce problème de rotation des galaxies est pensé pour être expliqué par la présence de grandes quantités de invisible matière noire .
Au début des années 1990, le télescope spatial Hubble a donné observations améliorées. Entre autres choses, il a établi que la matière noire manquante dans notre galaxie ne peut pas uniquement composé de faibles étoiles intrinsèquement et petits. Le champ profond de Hubble , une très longue exposition d'une partie relativement vide du ciel, a fourni la preuve qu'il ya environ 125 000 000 000 (1,25 × 10 11) galaxies dans l'Univers. Amélioration de la technologie de détection de la spectres invisibles pour les humains (radiotélescopes, caméras infrarouges, et télescopes à rayons X) permettre la détection d'autres galaxies qui ne sont pas détectés par Hubble. En particulier, des enquêtes de galaxies dans le Zone d'évitement (la région du ciel bloqué par la Voie Lactée) ont révélé un certain nombre de nouvelles galaxies.
Types et la morphologie
Galaxies sont de trois types principaux: elliptiques, spirales, et Irréguliers. Une description un peu plus étendue de types de galaxies en fonction de leur apparence est donnée par la Séquence de Hubble. Depuis la séquence de Hubble est entièrement basé sur le type morphologique visuelle, il peut manquer certaines caractéristiques importantes des galaxies telles que taux d'étoiles de la formation (en galaxies croisées) et de l'activité dans le noyau (en galaxies actives).
Elliptiques
Les taux de système de classification de Hubble galaxies elliptiques sur la base de leur ellipticité, allant de E0, étant à peu près sphérique, jusqu'à E7, qui est fortement allongée. Ces galaxies ont un profil ellipsoïdal, en leur donnant un aspect elliptique indépendamment de l'angle de vision. Leur apparence montre peu de structure et ils ont généralement relativement peu la matière interstellaire. Par conséquent, ces galaxies ont également une partie basse amas ouverts et un taux réduit de la formation de nouvelles étoiles. Au contraire, ils sont dominés par généralement plus âgés, plus évolué étoiles qui sont en orbite autour du centre de gravité commun dans des directions aléatoires. Les étoiles contiennent de faibles abondances d'éléments lourds, car la formation des étoiles cesse après l'explosion initiale. En ce sens, ils ont une certaine ressemblance avec les plus petites amas globulaires .
Les plus grandes galaxies sont elliptiques géantes. Beaucoup de galaxies elliptiques sont censés former en raison de la interaction des galaxies, résultant dans une collision et la fusion. Ils peuvent atteindre des tailles énormes (par rapport aux galaxies spirales, par exemple), et des galaxies elliptiques géantes sont souvent trouvé près du cœur des grands amas de galaxies. Galaxies Starburst sont le résultat d'une telle collision galactique qui peut conduire à la formation d'une galaxie elliptique.
Spirales
Les galaxies spirales sont constitués d'un disque en rotation des étoiles et milieu interstellaire, avec un bulbe central d'étoiles généralement plus âgés. Se étendant vers l'extérieur à partir de la renflement sont bras relativement lumineux. Dans le système de classification de Hubble, les galaxies spirales sont répertoriés sous le type S, suivi d'une lettre (a, b, ou c) qui indique le degré d'étanchéité des bras spiraux et de la taille du bulbe central. Une galaxie Sa a étroitement enroulé, bras mal définies et possède une relativement grande région de coeur. À l'autre extrême, une galaxie Sc a ouverts, les bras bien définis et une petite région du coeur. Une galaxie avec des armes mal définis est parfois considéré comme un floculants galaxie spirale; contrairement à la grand dessein galaxie spirale qui a bras spiraux éminents et bien définis.
Dans les galaxies spirales, les bras spiraux ne ont la forme d'approximative spirales logarithmiques, un modèle qui peut être montré théoriquement résulter d'une perturbation dans une masse en rotation uniforme des étoiles. Comme les étoiles, les bras spiraux tournent autour du centre, mais ils le font avec une constante vitesse angulaire . Les bras spiraux sont considérées comme des zones de la matière à haute densité, ou " ondes de densité ". Comme les étoiles se déplacent grâce à un bras, la vitesse spatiale de chaque système stellaire est modifié par la force gravitationnelle de la densité plus élevée. (Les rendements de vitesse à la normale après les étoiles partent de l'autre côté du bras.) Cet effet se apparente à une «vague» des ralentissements se déplaçant le long d'une route pleine de voitures en mouvement. Les bras sont visibles parce que la haute densité facilite la formation des étoiles, et donc ils abritent de nombreuses étoiles brillantes et les jeunes.
La majorité des galaxies spirales ont une linéaire, la bande en forme de barre d'étoiles qui se étend vers l'extérieur de part et d'autre du noyau, puis se fond dans la structure de bras de spirale. Dans le système de classification de Hubble, ceux-ci sont désignés par un SB, suivie d'une lettre minuscule (a, b ou c) qui indique la forme des bras spiraux (de la même manière que la catégorisation des galaxies spirales normales). Bars sont considérés comme des structures temporaires qui peuvent survenir à la suite d'une onde de densité de rayonnement vers l'extérieur du noyau, ou bien en raison d'un l'interaction de marée avec une autre galaxie. Beaucoup de galaxies spirales barrées sont actifs, probablement en raison des gaz étant canalisé dans le noyau le long des bras.
Notre propre galaxie, la Voie Lactée , est un grand-forme de disque galaxie spirale barrée environ 30 kiloparsecs de diamètre et d'une épaisseur kiloparsec. Il contient environ 200 000 000 000 (2 × 10 11) étoiles et a une masse totale d'environ 600 000 000 000 (6 × 10 11) fois la masse du Soleil
D'autres morphologies
Galaxies particulières sont des formations galactiques qui développent des propriétés inhabituelles dues à des interactions de marée avec d'autres galaxies. Un exemple de ceci est le anneau galaxie, qui possède une structure en forme d'anneau d'étoiles et milieu interstellaire entourant un noyau nu. Une galaxie annulaire est pensé pour se produire lorsque une galaxie plus petite traverse le noyau d'une galaxie spirale. Un tel événement peut avoir influé sur la galaxie d'Andromède , car il affiche une structure multi-anneau, vu dans rayonnement infrarouge.
Un galaxie lenticulaire est une forme intermédiaire qui a des propriétés de deux galaxies spirales et elliptiques. Elles sont classées en tant que type Hubble S0, et ils possèdent bras spiraux mal définis avec un halo elliptique d'étoiles. ( Galaxies lenticulaires rayée reçoivent Hubble classement SB0.)
En plus des classifications ci-dessus mentionnés, il existe un certain nombre de galaxies qui ne peuvent être facilement classés en une morphologie elliptique ou en spirale. Ceux-ci sont classés comme les galaxies irrégulières. Une galaxie Irr-I a une certaine structure, mais ne se aligne pas proprement avec le système de classification de Hubble. Galaxies irr-II ne possèdent aucune structure qui ressemble à une classification de Hubble, et peuvent avoir été perturbé. Exemples de proximité (nains) galaxies irrégulières comprennent la Nuages de Magellan.
Nains
Malgré l'importance des grandes galaxies spirales et elliptiques, la plupart des galaxies dans l'Univers semblent être galaxies naines. Ces galaxies sont relativement faibles par rapport aux autres formations galactiques, étant d'environ un centième de la taille de la Voie Lactée, ne contenant que quelques milliards d'étoiles. Galaxies naines ultra-compactes ont été récemment découvert que seulement 100 parsecs travers.
Beaucoup de galaxies naines peuvent en orbite autour d'une seule galaxie plus grande; la Voie Lactée a au moins une douzaine de ces satellites, avec environ 300-500 encore à découvrir. Galaxies naines peuvent également être classés comme elliptique, spirale, ou irrégulière. Comme les petites galaxies elliptiques naines ne ressemblent guère aux grandes galaxies elliptiques, ils sont souvent appelés galaxies naines place.
Une étude de 27 voisins de la Voie Lactée a constaté que dans tous les galaxies naines, la masse centrale est d'environ 10 millions de masses solaires, indépendamment du fait que la galaxie a des milliers ou des millions d'étoiles. Cela a conduit à la suggestion que les galaxies sont en grande partie formés par la matière noire , et que la taille minimale peut indiquer une forme de sombre et chaud importe incapable de coalescence gravitationnelle sur une plus petite échelle.
Dynamique et activités inhabituelles
Interactif
La distance moyenne entre les galaxies dans un cluster est un peu plus d'une ordre de grandeur plus grande que leur diamètre. D'où les interactions entre ces galaxies sont relativement fréquentes, et jouent un rôle important dans leur l'évolution. Évités de justesse entre les galaxies se traduisent par déformation distorsions dues aux interactions de marée, et peuvent provoquer des échanges de gaz et de poussière.
Collisions se produisent lorsque deux galaxies passer directement à travers l'autre et ont dynamique relative suffisante de ne pas fusionner. Les étoiles dans ces galaxies en interaction seront généralement traverser directement sans entrer en collision. Cependant, le gaz et la poussière dans les deux formes vont interagir. Ceci peut déclencher des flambées de formation d'étoiles que le milieu interstellaire est perturbé et comprimé. Une collision peut gravement altérer la forme d'un ou de deux galaxies, formant des bars, des anneaux ou des structures en forme de queue.
A l'extrême des interactions sont les fusions galactiques. Dans ce cas, la dynamique relative des deux galaxies est insuffisante pour permettre galaxies de passer à travers l'autre. Au lieu de cela, ils fusionnent progressivement pour former une seule, plus grande galaxie. Les fusions peuvent entraîner des changements importants à la morphologie, par rapport aux galaxies d'origine. Dans le cas où l'un des galaxies est beaucoup plus massive, cependant, le résultat est connu comme cannibalisme. Dans ce cas, la plus grande galaxie restera relativement peu perturbé par la fusion, tandis que la plus petite galaxie est déchiré. La Voie Lactée est actuellement en train de cannibaliser le Elliptique naine du Sagittaire et du Galaxy Canis Major galaxie naine.
Starburst
Les étoiles sont créés au sein de galaxies à partir d'une réserve de gaz froid qui se forme en géant nuages moléculaires. Certaines galaxies ont été observés pour former des étoiles à un rythme exceptionnel, connu comme un starburst. Doivent-ils continuer à le faire, cependant, ils consommeraient leur réserve de gaz dans un laps de temps inférieur à la durée de vie de la galaxie. Ainsi l'activité Starburst dure habituellement seulement une dizaine de millions d'années, une période relativement brève dans l'histoire d'une galaxie. Starburst galaxies étaient plus fréquents au cours de l'histoire des débuts de l'Univers, et, à l'heure actuelle, contribuent encore environ 15% du taux de production totale étoiles.
Galaxies croisées sont caractérisées par des concentrations de gaz poussiéreux et l'apparition d'étoiles nouvellement formées, y compris les étoiles massives qui ionisent les nuages environnants pour créer régions H II . Ces étoiles massives produisent supernova explosions, résultant en expansion restes qui interagissent fortement avec le gaz environnant. Ces explosions déclenchent une réaction en chaîne de la construction étoiles qui se propage dans la région gazeux. Seulement lorsque le gaz disponible est presque consommée ou dispersée fait l'activité de Starburst pris fin.
Starbursts sont souvent associés à la fusion ou de galaxies en interaction. L'exemple de prototype d'une telle interaction starburst filmogène est M82, qui a connu une rencontre rapprochée avec la plus grande M81. Les galaxies irrégulières présentent souvent des noeuds espacés d'activité starburst.
Noyau actif
Une partie des galaxies que nous pouvons observer sont classés comme actif. Autrement dit, une partie importante de la production totale d'énergie de la galaxie est émis par une source autre que le étoiles, la poussière et milieu interstellaire.
Le modèle standard pour un noyau galactique actif est basée sur une disque d'accrétion qui se forme autour d'un trou noir supermassif (de SMBH) dans la région de base. Le rayonnement d'un noyau galactique actif résulte de la énergie gravitationnelle de la matière comme il tombe vers le trou noir du disque. Dans environ 10% de ces objets, une paire diamétralement opposée de jets énergiques éjecte des particules de noyau à des vitesses proches de la vitesse de la lumière . Le mécanisme de production de ces jets ne est pas encore bien comprise.
Galaxies actives qui émettent un rayonnement de haute énergie sous la forme de les rayons X sont classés comme Galaxies de Seyfert ou quasars, en fonction de la luminosité. Blazars sont soupçonnés d'être une galaxie active avec un Jet qui est pointé dans la direction de la Terre. Un radio-galaxie émet des fréquences radio de jets relativistes. Un modèle unifié de ces types de galaxies actives explique leurs différences fondées sur l'angle de vue de l'observateur.
Peut-être lié à noyaux galactiques actifs (ainsi que régions en étoile) sont nucléaires régions à faible ionisation raies d'émission (doublures). L'émission des galaxies de type LINER est dominé par faiblement ionisés éléments. Environ un tiers des galaxies proches sont classés comme contenant des germes de doublure.
Formation et évolution
L'étude de la formation et de l'évolution galactique tente de répondre à des questions concernant la façon dont les galaxies forment et leur chemin d'évolution sur l'histoire de l'Univers. Certaines théories dans ce domaine sont désormais largement acceptés, mais il est encore une zone active de l'astrophysique .
Formation
Modèles cosmologiques actuels du début de l'Univers sont basés sur le Big Bang théorie. Environ 300.000 ans après cet événement, des atomes d' hydrogène et d'hélium ont commencé à se former, dans un événement appelé recombinaison. Presque tout l'hydrogène était neutre lumière (non ionisé) et facilement absorbée, et aucun ne avait encore formé étoiles. En conséquence, cette période a été appelé le " Dark Ages ". Ce est à partir des fluctuations de densité (ou irrégularités anisotropes) dans cette matière primordiale que de plus grandes structures ont commencé à apparaître. En conséquence, les masses de matière baryonique commencé à se condenser dans les halos sombres froides de la matière. Ces structures primordiales finiraient par devenir les galaxies que nous voyons aujourd'hui.
La preuve de l'apparition précoce de galaxies a été trouvé en 2006, quand il a été découvert que la galaxie IOK-1 a une exceptionnellement élevé redshift de 6,96, correspondant à seulement 750 millions d'années après le Big Bang et qui en fait la galaxie la plus lointaine et primordial encore vu. Alors que certains scientifiques ont réclamé d'autres objets (tels que Abell 1835 IR1916) ont redshifts élevés (et donc sont vus dans un stade plus précoce de l'évolution de l'Univers), de IOK-1 de l'âge et la composition ont été établis de façon plus fiable. L'existence d'un tel début protogalaxies suggère qu'ils doivent être élevés dans les soi-disant "Dark Ages". Néanmoins, en Décembre 2012, les astronomes ont indiqué que le UDFj-39546284 galaxie est la galaxie la plus lointaine connue et a une valeur de décalage vers le rouge de 11,9. La galaxie, estimé à avoir existé autour de «380.000.000 années» après le Big Bang (il ya environ 13,77 milliards années), est d'environ 13,37 milliards d'années-lumière.
Le processus détaillé par lequel une telle formation de galaxie début se est produite est une question ouverte majeur dans l'astronomie. Les théories peuvent être divisés en deux catégories: les top-down et bottom-up. Dans les théories de haut en bas (comme le modèle Eggen-Lynden-Bell-Sandage [ELS]), protogalaxies forment dans un effondrement simultané à grande échelle durant environ 100.000.000 années. Dans les théories de bas en haut (comme le modèle Searle-Zinn [SZ]), les petites structures telles que les amas globulaires forment d'abord, puis un certain nombre de ces organismes accréter pour former une galaxie plus grande.
Une fois protogalaxies commencé à se former et de contrat, le premier étoiles du halo (appelés Population III étoiles) est apparu en leur sein. Ils ont été presque entièrement composées d'hydrogène et d'hélium, et peuvent avoir été massive. Si oui, ces énormes étoiles auraient rapidement consommé leur approvisionnement en carburant et est devenu supernovae , libérant des éléments lourds dans le milieu interstellaire. Cette première génération d'étoiles re-ionisé l'hydrogène neutre entoure, créant des bulles en expansion de l'espace à travers lequel la lumière peut facilement voyager.
Évolution
Dans un milliard d'années de la formation d'une galaxie, structures clés commencent à apparaître. Les amas globulaires , le trou noir supermassif central, et un bulbe galactique de pauvres en métaux Population II étoiles se forment. La création d'un trou noir supermassif semble jouer un rôle clé dans la régulation activement la croissance des galaxies en limitant la quantité totale de matière supplémentaire ajoutée. Pendant cette époque précoce, galaxies subissent une rafale majeur de la formation des étoiles.
Pendant les 2000000000 années suivantes, la matière accumulée se installe dans un disque galactique. Une galaxie continuera à absorber le matériel de infalling à grande vitesse et de nuages galaxies naines long de sa vie. Cette question est principalement de l'hydrogène et de l'hélium. Le cycle de la naissance et de la mort stellaire augmente lentement l'abondance d'éléments lourds, permettant éventuellement la formation de planètes .
Champ extrêmement profond de Hubble (XDF)
L'évolution des galaxies peut être significativement affectée par les interactions et les collisions. Les fusions de galaxies étaient fréquentes au début époque, et la majorité des galaxies étaient particulières dans la morphologie. Compte tenu des distances entre les étoiles, la grande majorité des systèmes stellaires dans les galaxies en collision ne sera pas affecté. Cependant, décapage gravitationnelle du gaz interstellaire et la poussière qui rend les bras spiraux produit un long train d'étoiles appelées queues de marée. Des exemples de ces formations peuvent être vus dans NGC 4676 ou Galaxies des Antennes.
A titre d'exemple d'une telle interaction, la Voie lactée et la galaxie d'Andromède à proximité se déplacent vers l'autre à environ 130 km / s et-selon les mouvements latéraux-les deux peuvent en collision dans environ cinq à six milliards d'années. Bien que la Voie Lactée n'a jamais entré en collision avec une galaxie aussi grand que Andromède avant, la preuve de collisions passées de la Voie Lactée avec de plus petites galaxies naines est en augmentation.
Ces interactions à grande échelle sont rares. Comme le temps passe, les fusions de deux systèmes de taille égale deviennent moins fréquentes. Plus galaxies brillantes sont restées fondamentalement inchangées depuis quelques milliards d'années, et le taux net de la formation des étoiles probablement aussi culminé il ya environ dix milliards d'années.
Les tendances futures
À l'heure actuelle, plus la formation des étoiles se produit dans les plus petites galaxies où le gaz froid est pas épuisé. Les galaxies spirales, comme la Voie Lactée, ne produisent de nouvelles générations d'étoiles tant qu'ils ont dense nuages moléculaires d'hydrogène interstellaire dans leurs bras spiraux. Les galaxies elliptiques sont déjà largement dépourvue de ce gaz, et ainsi de ne forment pas de nouvelles étoiles. La fourniture de matériel de formation d'étoiles est finie; une fois étoiles ont converti l'offre disponible de l'hydrogène en éléments plus lourds, la formation de nouvelles étoiles viendra à une fin.
L'ère actuelle de la formation des étoiles devrait se poursuivre jusqu'à une centaine de milliards d'années, et ensuite «l'âge stellaire" va se détendre après environ 10000000000000-100000000000000 ans (10 13 -10 14 ans), comme le plus petit, longest- étoiles vécu dans notre astrosphere, petites naines rouges , commencent à disparaître. À la fin de l'âge stellaire, galaxies seront composées d' objets compacts: les naines brunes, naines blanches qui sont Refroidissement ou froides (« nains noirs »), les étoiles à neutrons et les trous noirs . Finalement, à la suite de la détente gravitationnelle, toutes les étoiles seront soit tomber dans des trous noirs supermassifs centrales ou être jeté dans l'espace intergalactique à la suite de collisions.
Structures de plus grande envergure
Sondages du ciel profond montrent que les galaxies sont souvent trouvés en association relativement étroite avec d'autres galaxies. Galaxies solitaires qui ont interagi pas de manière significative avec une autre galaxie de masse comparable au cours des milliards d'années sont relativement rares. Seulement 5% des galaxies sondés ont été trouvés pour être vraiment isolé; cependant, ces formations isolées peuvent ont interagi et même fusionné avec d'autres galaxies dans le passé, et peuvent encore être mis en orbite par petites galaxies satellites. Galaxies isolées peuvent produire des étoiles à un taux plus élevé que la normale, que leur gaz ne soit pas dépouillé par d'autres galaxies proches.
Sur la plus grande échelle, l'Univers est en expansion constante, résultant en une augmentation moyenne de la séparation entre les galaxies individuelles (voir la loi de Hubble ). Les associations de galaxies peuvent surmonter cette expansion à l'échelle locale par leur attraction gravitationnelle mutuelle. Ces associations formées au début de l'Univers, comme des amas de matière sombre tiré leurs galaxies respectives ensemble. Groupes proximité fusionnés plus tard pour former des grappes de plus grande envergure. Ce processus en cours de fusion (ainsi que l'afflux de gaz infalling) chauffe le gaz intergalactique sein d'un cluster de températures très élevées, atteignant 30-100 megakelvins . A propos de 70-80% de la masse dans un cluster est dans la forme de la matière noire, avec 10-30% étant constitué de ce gaz chauffé et les quelques pour cent restants de la matière sous forme de galaxies.
La plupart des galaxies dans l'Univers sont gravitationnellement liés à un certain nombre d'autres galaxies. Ceux-ci forment une fractale hiérarchie -comme des structures en cluster, les plus petites telles associations étant des groupes appelés. Un groupe de galaxies est le type le plus commun des amas galactique, et ces formations contient la majorité des galaxies (ainsi que la plupart de la masse baryonique) dans l'Univers. Pour rester gravitationnellement lié à un tel groupe, chaque galaxie membre doit avoir une vitesse suffisamment faible pour l'empêcher de fuir (voir Théorème viriel). Si il n'y a pas suffisamment d'énergie cinétique , cependant, le groupe peut évoluer dans un plus petit nombre de galaxies par des fusions.
De plus grandes structures contenant plusieurs milliers de galaxies emballés dans une zone de quelques mégaparsecs travers sont appelés clusters. Les amas de galaxies sont souvent dominés par une seule galaxie elliptique géante, connu sous le nom brillante galaxie de cluster, qui, au fil du temps, les marées détruit ses galaxies satellites et ajoute leur masse à son propre.
Superamas contiennent des dizaines de milliers de galaxies, qui se trouvent dans les clusters, les groupes et parfois individuellement. À l' échelle de superamas , les galaxies sont disposés en feuilles et des filaments autour de vastes espaces vides vides. Au-dessus de cette échelle, l'Univers semble être et isotrope homogène.
La Voie lactée est un membre d'une association nommée Groupe local, un groupe relativement restreint de galaxies qui a un diamètre d'environ un mégaparsec. La Voie Lactée et la galaxie d'Andromède sont les deux galaxies les plus brillantes au sein du groupe; beaucoup d'autres galaxies membres sont compagnons nains de ces deux galaxies. Le Groupe local lui-même est une partie d'une structure semblable à un nuage dans le superamas de la Vierge, une grande structure, prolongée de groupes et amas de galaxies centrées sur l' amas de la Vierge.
Observation multi-longueur d'onde
Après les galaxies extérieures à la Voie Lactée ont été trouvés à exister, les premières observations ont été faites la plupart du temps en utilisant la lumière visible. Le pic rayonnement de la plupart des étoiles se trouve ici, donc l'observation des étoiles qui forment les galaxies a été un élément majeur de l'astronomie optique. Il est également une partie du spectre favorable pour observer ionisé régions H II , et pour examiner la distribution des armes poussiéreuses.
Le la poussière présente dans le milieu interstellaire est opaque à la lumière visible. Il est plus transparent pour l'infrarouge lointain, qui peut être utilisé pour observer les régions intérieures de nuages moléculaires géants et des noyaux galactiques dans les moindres détails. Infrarouge est également utilisé pour observer, éloignés décalée vers le rouge des galaxies qui se sont formées bien plus tôt dans l'histoire de l'Univers. La vapeur d'eau et dioxyde de carbone absorbent un certain nombre de parties utiles du spectre infrarouge, de sorte à haute altitude ou télescopes spatiaux sont utilisés pour l'astronomie infrarouge.
La première étude non-visuelle de galaxies, galaxies actives en particulier, a été faite en utilisant les fréquences radio. L'atmosphère est presque transparent à la radio entre 5 MHz et 30 GHz. (La blocs ionosphère signaux dessous de cette gamme.) Les grandes radios interféromètres ont été utilisés pour cartographier les jets actifs émis par les noyaux actifs. télescopes radio peuvent également être utilisés pour observer l'hydrogène neutre ( via rayonnement à 21 cm), y compris, potentiellement, la matière non ionisé dans l'Univers qui se sont effondrés tard pour former les galaxies.
Ultraviolet et télescopes à rayons X peuvent observer des phénomènes galactiques hautement énergétiques. Une fusée ultraviolet a été observée quand une étoile dans une galaxie lointaine a été déchirée par les forces de marée d'un trou noir. La distribution de gaz chaud dans les amas galactiques peut être dressée par rayons X. L'existence de super-trous noirs massifs au niveau des noyaux de galaxies a été confirmée par l'astronomie X-ray.
