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Galaxies et grandes structures de l’Univers

Olivier ILBERT, jeune astronome à l’observatoire d’astrophysique de Marseille, nous a fait un brillant exposé sur les « Galaxies et grandes structures de l’Univers », appuyé par des photos et des animations magnifiques.

Cette conférence a eu lieu le 2 mars 2010

Son exposé comportait quatre parties :

Prise de conscience des distances et du nombre de galaxies

En passant de la distance terre-soleil à la valeur d’une année lumière (AL), puis à la voie lactée qui est une galaxie spirale de 100 000 AL de diamètre, comportant 200 à 400 milliards d’étoiles, nous pouvons admirer notre plus proche voisine, la galaxie d’Andromède avec environ 100 milliards d’étoiles, située à 2 millions d’AL.

Des télescopes situés à Mauna Kea (Hawaï), le CFHT avec un miroir de 3,6 mètres, et le Subaru avec un miroir de 8 mètres de diamètre ont observé des milliers de galaxies, ainsi que le satellite Hubble. Ces milliers d’observations montrent que l’Univers compte plus de 100 milliards de galaxies et qu’elles ne sont pas réparties de façon homogène dans l’espace. Les plus anciennes observées ont 12,5 milliards d’années pour un âge de l’Univers de 13,7 milliards d’années. Olivier ILBERT est directement impliqué dans la recherche des toutes premières galaxies. Connaître la date de leur apparition est un élément important pour la compréhension des débuts de l’Univers...

Différents types de galaxies

Les galaxies, formées d’étoiles et de gaz, présentent des aspects variés avec deux grands types : les galaxies spirales et les galaxies elliptiques, généralement plus grosses. Dans chaque galaxie des étoiles naissent et meurent, certaines explosent en supernovae, et les galaxies peuvent aussi se rencontrer, et fusionner. De magnifiques simulations s’ajoutent aux observations pour comprendre ces mécanismes et l’on pense que les galaxies elliptiques résultent de la fusion de deux ou plusieurs galaxies spirales.

Les grandes structures

Le télescope SDSS avec un miroir de 2,5 m de diamètre s’est spécialisé dans le repérage dans l’espace et la mesure de distance des galaxies, et a accumulé plus d’un million de données. Il en résulte que les galaxies ne sont pas réparties de manière homogène dans l’Univers. Elles forment des filaments et des amas séparés par de grandes zones vides.

Mais toutes ces galaxies ne représentent que 2 % de la masse totale de l’Univers. En y ajoutant les gaz, les trous noirs, les neutrinos et autres, on arrive à 4,5 %. Il faut donc faire intervenir une matière noire (25 % de la masse) et même une énergie noire pour les 70 % restant. Un candidat sérieux pour la matière noire est le boson de Higgs que traque actuellement le LHC à Genève. L’infiniment grand rejoint ici l’infiniment petit.

Evolution de l’Univers

La conférence se termine par un panorama de l’évolution de l’Univers depuis le Big-bang, et la défense du « scénario hiérarchique ». Concernant les galaxies, tout commence avec de minimes variations de température visibles dans le « fond cosmologique » : au début la densité des galaxies était « presque » homogène, mais les inhomogénéités grandissent avec le temps jusqu’aux amas et filaments actuels. Le scénario hiérarchique explique la formation des grandes structures, la différence entre galaxies spirales et elliptiques, et le fait que les galaxies elliptiques sont majoritaires dans les amas.