Introduction
Contexte
Dans le cadre de notre recherche, on peut modéliser les connaissances actuelles par une pyramide inversée, ou un entonnoir. Avec tout en haut (partie la plus large donc), la théorie du Big Bang, qui expliquerait la création de l'Univers, la plus grande entité connue.
L'entonnoir
Le Big Bang
Le terme "Big Bang" est associé à toutes les théories qui décrivent notre Univers comme issu d'une dilatation rapide, qui fait penser (abusivement) à une explosion. Toutes ces théories convergent vers un Univers ayant environ 13,8 milliards d'années. C'est aujourd'hui largement la théorie la plus acceptée.
Formation des grandes structures
Les plus grandes structures de l'Univers sont appelées des "superamas", et sont composés de plusieurs dizaines d'amas de galaxies.
Ces superamas s'organisent en filaments; La raison de la formation des superamas est l’attraction gravitationnelle de la matiere noire.
On comprend ce phénomène assez bien, malgré le fait que l’on ne connaisse pas la nature de la matière noire.
Il y aurait dans l'Univers visible plus de 10 millions de superamas. Pour essayer de comprendre ces grandes structures,
nous devons d'abord comprendre celles qui les composent.
Formation des amas de galaxies
Un amas de galaxies est un regroupement de galaxies liées entre elle par leur force gravitationnelle. De ce fait, ce sont des structures relativement stables car aucun membre ne peut s'échapper de l'amas qui le contient. La raison de la formation des amas est la légère fluctuation de densité de matière noire dans l’univers primordial. Ces fluctuations infimes ont été révélées par des études sur le fond diffus cosmologique. Et nous pensons que c’est de cette manière que les galaxies, les amas de galaxies et les filaments se sont développés.
Formation du Groupe Local
On appel Groupe Local le groupe de plusieurs dizaines de galaxies auquel appartient la Voie Lactée. Parmi celui-ci on compte également la Galaxie d'Andromède (M31) et la Galaxie du Triangle (M33). Andromède et la Voie Lactée représentent les 2 membres principaux de ce groupe, chacune ayant son propre système de galaxies satellites (galaxies naines). La théorie voudrait que nous ayons de 100 à 1000 galaxies satellites, or nous n'en avons observé que 30 à ce jour. Nous essayons de comprendre ce désaccord avec la théorie en se penchant sur notre hôte : la Voie Lactée.
La Voie Lactée
Il y a 3 grands types de galaxies : les elliptiques, les spirales et les irrégulières.
Les galaxies elliptiques sont de forme quasi-sphérique, sans structures internes, dont la brillance est uniforme. Elles ne possèdent que très peu de gaz et de poussières et ne forment donc pas d'étoiles. Elles sont composées d'étoiles vieilles.
La Voie Lactée est une galaxie spirale. Elle est constituée d'un noyau sphérique appelé "bulbe", entouré d'un disque d'étoiles et de gaz dans lequel apparaissent des bras spiraux. On y distingue un disque mince (très dense en étoiles) et un disque épais (moins dense). On appel "halo" la sphère qui contient le plan galactique. Ce dernier contient très peu d'étoiles, et n'est presque pas visible à l'oeil nu. Schéma
Les galaxies irrégulières sont des formations galactiques développant des propriétés inhabituelles dues à des interactions gravitationnelles avec d'autres galaxies.
Cependant il semble que la plupart des galaxies de l'Univers soient des galaxies naines. Les galaxies naines peuvent elles-mêmes aussi être classées comme étant elliptiques, spirales, ou irrégulières, et la majorité orbitent autour d'une galaxie plus grande.
Accrétions / Dynamiques internes
La force gravitationnelle des galaxies les plus massives rendent (tôt ou tard) les collisions avec les galaxies naines inévitable. En effet, nous avons récemment eu la preuve que notre galaxie avait accrété une de ses galaxies satellites il y a environ 10 milliards d'années. Tout porte à croire que ce n'est pas un phénomène isolé. Les modèles montrent les mouvements internes des galaxies durant une accrétion. Ce "cannibalisme galactique" a donc inévitablement un effet sur les dynamiques internes de la galaxie la plus massive. Ce sont ces traces d'accrétions que nous cherchons lorsque nous étudions des populations stellaires.
Etude des étoiles individuelles
Les étoiles de notre galaxie n'ont donc pas toutes été formées en son sein. Le but est maintenant de trouver ces étoiles étrangères parmi toutes celles de notre Voie Lactée. Par conservation du mouvement angulaire, ces étoiles sont censées avoir des orbites excentrées et des énergies cinétiques similaires entre elles mais différentes des autres étoiles de la Galaxie.
L'archéologie galactique est la branche de l'astrophysique qui se penche sur la découverte de ces étoiles accrétées, et des signatures indirectes d’accrétions anciennes de façon générale. Ceci permet de mieux comprendre la formation de notre Groupe Local, puis de remonter l'entonnoir...