Mise à jour le 13 Novembre 2017
CONFÉRENCE
«UN AUTRE REGARD SUR LA NAISSANCE, VIE ET MORT DES GALAXIES»
Par Pierre-Alain DUC, Astrophysicien
CEA Saclay-IRFU
Dr adjoint de AIM (Astrophysique, Instrumentation et Modélisation)
Organisée par l'IAP
98 bis Bd Arago, Paris 14ème
Le Mardi 7 Novembre 2017 à 19H30 (à Farabeuf)
Photos : JC Bercu
pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent
m'être demandées directement)
Textes de Brun0 Beckert ;
merci à eux, n’ayant pas pu assister personnellement à cette conférence.
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.
Voir les crédits des autres photos
Vidéos des conférences proposées par l’IAP
sur Canal U
BREF COMPTE RENDU
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Photos : Jean Claude BERCU.
Exceptionnellement rue de l’école de médecine à l’amphithéâtre Farabeuf
Pierre
Alain Duc est
un astrophysicien spécialiste de la formation des galaxies.
Il possède un CV impressionnant : coopérant à l’ESO au Chili à La Silla ; puis
post doc à l’ESO à Garching (Munich), ensuite chercheur associé à l’IoA (Insitute
of Astronomy) à Cambridge sur le thème de l’évolution des galaxies.
Et enfin au service d’astrophysique de Saclay.
Directeur de l’Observatoire de Strasbourg.
Les galaxies sont un domaine qui a beaucoup évolué, on a du mal, en fait, à
définir exactement une galaxie.
Nous avons tous en tête ces images spectaculaires de galaxies prises par le
télescope Hubble : spirales flamboyantes, bulbes proéminents, disques stellaires
déchirés par des collisions. Ces instantanés en offrent toutefois une vision
statique qui ne suffit pas pour en appréhender l'évolution. Les images
ultra-profondes, multi-longueurs d'onde, et les ambitieuses simulations
numériques, produites par les nouvelles générations de télescopes et
super-calculateurs sont en train de changer notre compréhension de des
regroupements d'étoiles, de gaz et de matière noire. C'est à cet autre regard
sur les galaxies que sera consacrée cette conférence.
Textes de Bruno Beckert
La Voie Lactée est notre galaxie,
des centaines de millions d’étoiles, dont les distances et les mouvements
propres seront bientôt précisés par GAIA. Elle est accompagnée de quelques
galaxies naines.
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En visible (Hubble) |
En radio par le SKA |
Vision pour un cosmologiste ! |
Une image par HUBBLE, en vraies couleurs, montre une galaxie composée d’étoiles
bleues jeunes et massives, d’un bulbe d’étoiles rouges, vieilles plus petites,
de bandes de poussières noires. En radio, par le VLA, on voit le gaz, réserve
pour de nouvelles étoiles. Le projet SKA permettra de préciser la distribution
de ce gaz. Pour un cosmologiste, on « voit » essentiellement un halo de matière
noire permettant d’expliquer la rotation des galaxies ;
le projet EUCLID fournira des données complémentaires.
La morphologie des galaxies fut longtemps décrite par le diagramme de Hubble :
elliptiques, spirales, spirales barrées…
Ce diagramme omettait les galaxies naines les plus nombreuses, (le grouper local
comporte 3 galaxies massives, et 50 naines, au moins), des galaxies
irrégulières, des objets en collision…
Les spirales sont essentiellement bleues, actives et contiennent du gaz. Les
elliptiques sont rouges, « mortes », sans gaz.
On montre un exemple de collision : les « Antennes »., on montre un grand halo
d’étoiles autour de la galaxies d’Andromède, reliquats de collisions.
Des simulations dès 1970, avec simplement quelques dizaines d’étoiles, assez bon
rapport avec l’observation (Les Antennes).
Quand les nuages de gaz collisionnent, flambées de nouvelles étoiles.
Mais, il faut se méfier des simulations, cent fois plus précises que les
observations…
NDLR :
La reproduction sur ordinateur de la collision, avec une résolution permettant
pour la première fois de distinguer les plus petits nuages de gaz, montre au
contraire que la flambée d'étoiles se répartit beaucoup plus uniformément à
l'intérieur d'une myriade de super-amas d'étoiles dispersés à travers les
disques des galaxies.
Ce résultat important permet de mieux comprendre pourquoi dans certaines
collisions près de 100 à 1000 étoiles par an peuvent apparaître
en même temps. (D’après les news de l’IRFU)
Cette simulation numérique à haute résolution de la collision de deux galaxies
reproduit le mouvement du gaz des galaxies sur une durée de 500 millions
d'années dans une région de 600 mille années-lumière de côté.
Les disques des deux galaxies entrent en collision au bout de 250 millions
d'années puis une deuxième fois après 450 millions d'années. Ces collisions
provoquent par compression du gaz la formation de nouvelles étoiles à
l'intérieur des points lumineux visibles sur l'image.
Crédits: CEA-Irfu/SAp-AIM, COAST program.
http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Video/index.php?id=94&voircode=1
Comment passer des inhomogénéités du fond diffus à la situation avec amas de
galaxies ?
Les simulations cosmologiques, à partir de simples halos de matières noires,
aboutissent à une structure filamenteuse, avec une bonne cohérence. Puis on
rajoute le gaz dans le modèle, avec les halos de matière noire : simulation
ILLUSTRE qui montre bien les fusions de galaxies.
On a maintenant un schéma un peu différent de celui du diagramme de Hubble : les
naines donnent des spirales qui évoluent en elliptique
Mais
qu’en est-il des galaxies primordiales ?
Elles semblent sur le champ profond, petites et déformées
Comment donc passer du CMB aux structures actuelles que l’on voit dans le ciel
??
Là aussi, on va se servir de simulations, à partir d’un volume de matière noire
et l’on fait jouer la gravité.
Il se crée des structures filamentaires, à la croisée de ces filaments on trouve
des galaxies et des amas de galaxies.
On regarde ensuite le résultat et on compare avec ce que l’on voit dans le ciel.
On ajoute aux modèles des trous noirs super massifs. Cela a peu d’effet sur la
vie des galaxies. Mais, en période de collisions, les trous noirs se «
réveillent ». Le gaz des galaxies est éjecté par les noyaux des galaxies en
fusion. Puis les fusions des trous noirs donnent des ondes gravitationnelles.
Cette fusion de trous noirs super massifs ne pourra être détectée que par LISA.
Maintenant, les PROBLÈMES de ce
modèle :
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On voit des elliptiques dans l’univers lointain…
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On a des spirales 1 GY après le Big Bang…
On va donc…compliquer le modèle : des galaxies pourraient être alimentées en gaz
par des courants intergalactiques, courants froids qui restent à observe
(instrument MUSE).
Ces galaxies atypiques comportent 50 à 80% de gaz pour 10% habituellement. On
obtiendrait la formation d’elliptiques sans collision.
Dans le Deep Field on aurait observé des condensations individuelles dans une
galaxie et non des galaxies.
Des vents stellaires pourraient également les galaxies.
Le « futur » : collision possible avec Andromède, dans 3 Gy, si la vitesse
tangentielle, en cours de mesure, est mieux mesurée ( à suivre..)
Questions : chaque galaxie aurait subie plusieurs collisions, notre galaxie
semblant avoir subie un peu moins de collisions qu’Andromède par exemple
POUR ALLER PLUS LOIN :
Un nouveau regard sur les galaxies :
CR de la conf SAF de P.A. Duc du 8 Avril 2015
Les collisions entre galaxies par
PA Duc, CEA RCE 2004 le 13 Nov 2004 Cité des Sciences
Euclid : Un télescope spatial pour l'étude de l'Univers sombre lancé en 2020.
Par le CEA
La mission Euclid (mat noire, énergie sombre) : CR conf IAP de Y Mellier du
7 Avril 2015
Euclid, et énergie sombre : CR de la conf SAF (Cosmologie) de Y Mellier du
19 Janv 2013
Formation des galaxies et étoiles : CR comm. cosmologie SAF F. Bournaud
du 23 Mars 2013
Les clés de l’évolution des galaxies article pdf complet du CEA
Les clés de l'évolution des galaxies de l’IRFU.
D'où viennent les galaxies satellites ? par le CEA avec simulations.
Le rôle inattendu des galaxies
naines dans la formation des étoiles par l’INSU
Bon ciel à tous !
Commission de Cosmologie de la SAF.
Les autres CR des conférences IAP.
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