Mise à jour 21 Février 2013
 
 
CONFÉRENCE MENSUELLE DE LA SAF
 «NOUVEAUX REGARDS SUR LA GALAXIE D’ANDROMÈDE M31»
Par David VALLS-GABAUD
Dr de recherche CNRS, Observatoire de Paris.
Au FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
Le Mercredi 13 Février 2013 à 20H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
Le conférencier a eu la gentillesse de nous donner sa présentation, elle est disponible sur ma liaison ftp et s'appelle :
M31_saf_2013.pdf, elle est dans le dossier CONF-MENSUELLES-SAF/ saison 2012/2013
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me contacter avant.
 
Cette conférence a été filmée en vidéo (grâce à UNICNAM et IDF TV) et est accessible sur Internet
On la trouve à cette adresse : http://www.youtube.com/playlist?list=PLM_NLeMfZ9TqwN3-1dJwTf_th3UfTZ2PY
 
 
 
Le compte rendu sera succinct étant donné que la présentation est disponible au téléchargement.
 
Une salle pleine à l’écoute !.
 
 
 
 
David Valls-Gabaud que nous recevons ce soir, est un Directeur de recherche au CNRS, aux connaissances étendues et approfondies et possède un doctorat d’astrophysique.
 
Il a eu la chance de pouvoir étudier à Cambridge à l’IFA quelques années et a aussi l’occasion de rencontrer le célèbre Fed Hoyle.
 
Il a effectué des missions à l’ESO au Chili et à Hawaï au CFHT.
 
Il donne aussi de nombreux cours et conférences publics.
 
Membre de la SAF, vice Président.
 
 
 
 
 
 
 
 
LA GALAXIE D’ANDROMÈDE  PREMIER CONTACT.
 
 
 
La positon de M31 dans le ciel.
 
C’est une galaxie spirale située à approx 2,5 millions d’années lumière (780kpc) de nous, dans la constellation d’Andromède, bien sûr.
 
Elle est visible de la Terre depuis l’hémisphère Nord.
 
Elle porte le nom de M31 ou de NGC 224.
 
Mythologie : Andromède fille de Céphée et de Cassiopée qui voulurent la sacrifier pour sauver leur royaume. Elle fut sauvée in extremis du Kraken par Persée.
 
 
 
 
 
 
On ne découvre toute son étendue et sa splendeur qu’en s’éloignant de l’atmosphère terrestre, dans l’espace ; où toutes les longueurs d’onde sont à notre disposition.
 
 
M31 vue dans différentes longueurs d’onde, de gauche à droite : ondes radio ; micro ondes ; IR ; visible ; UV ; X et gamma.
 
Chacune de ces fenêtres est intéressante :
 
Par exemple une radio et millimétrique, l’Hydrogène atomique, en IR, on pénètre les nuages de gaz froids, les UV nous renseignent sur les gaz chauds, les X et gamma sur les évènements violents comme pulsars, SN et sursauts gamma.
 
 
 
 
 
 
 
 
Voici une vidéo intéressante de l'ESA de cette galaxie vue dans différentes longueurs d’onde.
 
Vidéo.
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ANDROMÈDE HISTORIQUE.
 
Ce serait Al Sufi qui en parle le premier dans son Livre des Fixes en 964.
 
Simon Marius l’a observée en 1612 et publie sa description en 1615.
 
Mais à l’époque on n’est pas très préoccupé par les nébuleuses, on s’intéresse plus aux planètes.
 
 
 
 
Andromède apparaît dans le grand catalogue d’Hevelius publié en 1690.
 
On trouve aussi des traces dans des cartes chinoises vers 1753.
 
C’est Charles Messier qui en donne dessin et description en 1771.
Voir dessin ci-contre.
 
Des observations ont aussi été faites à Juvisy à la fin du XIXème siècle.
 
À une époque plus moderne, en ce début de XXème siècle, c’est le Mont Wilson qui produit les plus belles images de M31.
 
Notamment grâce au célèbre G Ritchey (celui du Ritchey-Chrétien).
 
 
 
 
La révolution d’Octobre (1923 !).
 
 
C’est dans la nuit du 5 au 6 Octobre 1923 qu’Edwin Hubble en étudiant les plaques d’Andromède prises au 100 pouces Hooker, identifie une Céphéide (marquée VAR dans le coin supérieur droit). Il pensait d’abord que c’était une Nova mais raya la dénomination et inscrivit VAR.
 
La céphéide permettait de calculer la distance d’Andromède, celle-ci était manifestement beaucoup plus grande que la taille de notre propre galaxie que l’on commençait à connaître.
 
Andromède était donc une galaxie à part entière en dehors de la nôtre et non pas un amas d’étoiles à l’intérieur de notre Galaxie !
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RÉCEMMENT.
 
 
 
D Valls Gabaud participe au CFHT de Hawaï à l’étude appelée POMME (acronyme de Pixel Observations of M31 with Megacam) qui avait pour but l’étude d’une partie du disque de M31. Elle a mis au jour un grand nombre de Céphéides , de binaires à éclipse et de microlentilles.
 
Plus de 2500 Céphéides ont été détectées, dans la gamme 2 à 80 jours de période ; ce qui en fait la plus grande base de données de Céphéides de M31 à ce jour.
 
Le conférencier a aussi participé à l’étude PANDAS (Pan-Andromeda Archaeological Survey) consacrée à Andromède.
 
 
 
 
 
Ces différentes études ont montré l’existence de queues de marée autour de M31 ainsi que la présence d’halos de matière noire.
 
 
 
Mesure de la distance de M31.
 
Cette distance a évolué dans le temps, sa mesure s’est affinée de plus en plus.
 
Le module de distance est défini par la relation :
m   -   M   où m est la magnitude apparente (mesurée) et M la magnitude absolue à 10pc.
Pour M31 le module de distance vaut approx : 24.
 
C’est en fait ce module que l’on mesure. Les dernières mesures donnent la valeur : 24,38 soit 760kpc soit 3,26 al.
 
Ce qui permit de calculer la constante de Hubble : 75,4 +/- 2,9 Km/s/Mpc
 
 
Le mouvement propre de M31.
 
Tout le monde sait qu’Andromède se dirige vers nous pour nous percuter dans quelques milliards d’années.
 
David Valls Gabaud a participé avec ses collègues à la mesure de la vitesse de M31.
 
Par rapport au Soleil :
·        Vitesse radiale : - 301 km/s
·        Vitesse perpendiculaire : -125 km/s
 
Par rapport à notre Galaxie :
·        Vitesse radiale : - 109,3 km/s
·        Vitesse perpendiculaire : 17,0 km/s
 
 
 
Suite à cela, David nous présente un film (impossible à trouver sur le Net) d’animation époustouflant, créé par lui et ses collègues montrant la future collision entre nos deux galaxies.
 
 
Une représentation d’artiste de la future collision.
Crédit: NASA, ESA, Z. Levay and R. van der Marel/STScI, A. Mellinger 
 
 
 
 
 
J’ai trouvé à la NASA un autre film présentant une animation de cette collision, vous pouvez choisir les formats de téléchargement.
 
 
En voici une version à consommer sur place !  
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HST ET ANDROMÈDE.
 
 
Image composite montrant une région du halo d’Andromède.
 
La partie gauche de l’image a été prise par Hubble en 2002 et montre plus de 300.000 étoiles dans ce halo.
Ce halo est immense et entoure Andomède complètement.
 
Cette image comprend aussi des galaxies beaucoup plus éloignées.
 
Les astronomes ont comparé cette région avec la même région prise 7 ans plus tard et ont été en mesure de détecter le petit mouvement relatif de déplacement par rapport au fond d’étoiles. Ils en ont déduit la vitesse de M31 vers nous.
 
Crédit : NASA/ESA van der Marel T Brown et DSS.
 
 
 
 
 
 
LES GALAXIES SATELLITES DE M31.
 
M31 aurait aussi de nombreuses galaxies satellites.
 
Ce sont ces satellites qui ont fait l’objet de la découverte qui a fait du bruit il y a quelques mois par les astrophysiciens de Strasbourg avec notamment le jeune Ibata.
 
L’observatoire de Paris a publié un communiqué à cette occasion que je reproduis en partie ici :
 
La galaxie d'Andromède, la galaxie géante la plus proche de nous (distante de 2 millions d'années-lumière), est entourée d'un disque formé par un cortège de petites galaxies naines. Cette structure, extrêmement aplatie, s'étend sur plus d'un million d'années-lumière et semble tourner autour de la galaxie. Elle vient d'être découverte par une équipe internationale conduite par Rodrigo Ibata, de l'Observatoire de Strasbourg, et comprenant un astronome de l'Observatoire de Paris.
Leur publication est en couverture de la revue Nature du 3 janvier 2013.
 
 
Les galaxies satellites d’Andromède, vues d’Andromède.
On en a repéré 27.
 
Le cercle jaune est notre Voie Lactée.
La ligne rouge représente le plan de ces galaxies satellites.
 
Des figures plus précises sont disponibles chez Nature.
 
Crédit : Nature  Ibata et al.
 
 
 
La présence de nombreuses galaxies naines autour de grandes galaxies, comme celle d'Andromède ou notre propre Voie Lactée, est connue depuis longtemps: il s'agirait des restes de galaxies plus vastes peu à peu dévorées par leur encombrantes voisines, et que les astronomes imaginaient indépendantes les unes des autres.
Cette étude révèle qu'en fait, autour de la galaxie d'Andromède, la majorité d'entre elles sont organisées en une gigantesque structure aplatie de plus d'un million d'années-lumière de long, en rotation sur elle-même.
 
Cette découverte a été réalisée grâce au relevé PAndAS (Pan-Andromeda Archaeological Survey1), effectué par une équipe internationale entre 2008 et 2011, avec le télescope Canada-France-Hawaï (CFHT) mais aussi le télescope américain Keck.
Ce relevé leur a permis de découvrir et de caractériser un très grand nombre de nouvelles galaxies naines autour d'Andromède.
Pour cela, les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique qui consiste à étudier de façon simultanée la brillance et la position des étoiles dans les galaxies naines, ainsi que des modèles de distribution de luminosité des étoiles dans ces galaxies. 
Des travaux précédents avaient déjà indiqué la possibilité de la structure, mais la nouvelle étude démontre son existence avec plus de poids statistique, et met en évidence la rotation de ces satellites. Une telle structure a aussi été découverte autour de la Voie Lactée ces dix dernières années.
La découverte permet de contraindre les différentes théories de formation de galaxies, car certaines prévoient que les galaxies grandissent par accumulation de matière noire venant de galaxies naines accrétées de directions aléatoires.
 
 
On peut trouver l’article correspondant dans les archivesX.
 
 
 
Le site propose ensuite une animation correspondante que l’on peut télécharger.
Visualisation a trois dimensions du système de galaxies satellites de M31. Les flèches indiquent les vitesses radiales des satellites par rapport a la galaxie d'Andromède. Les satellites qui appartiennent au disque aplati et situés sur la partie supérieure tournent dans le même sens, alors que ceux de la partie inférieure le font en ses contraire.
Le disque formé par ce sous-ensemble des satellites d'Andromède est donc en rotation.
[Animation GIF 118 Mb très lourde, compressée gz]
 
 
Un autre film est disponible.
Il nous propose un voyage autour d’Andromède, notre galaxie voisine. nous quittons la voie lactée pour nous diriger vers Andromède, autour de laquelle nous découvrons un plan de galaxies satellites.
Attention ce film est long a charger et n’est pas enregistrable, mais j’ai trouvé une version sur Youtube que je vous présente ci-après :
 
 
Vidéo.  
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CONCLUSION DE LA CONFÉRENCE.
 
 
·        M31 a cessé de former des étoiles à cause de l’influence de ses satellites.
·        De nombreuses Céphéides ont été observées
·        La distance de M31 a été calculée : 752kpc ainsi que la constante de Hubble H0 = 75,4 km/s / Mpc
·        Extension du halo jusqu’à 150kpc
·        Découverte d’un anneau de satellites en rotation autour de M31
 
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Une nouvelle vue d'Andromède : M31 prise en IR par Spitzer.
 
Tout sur M31.
 
Hubble: Fait revivre l’histoire, la Céphéide qui rendit célèbre Edwin H
 
Plus de détails sur cet anneau de galaxies satellites par nos amis de Futura Science
 
NASA's Hubble Shows Milky Way is Destined for Head-on Collision with Andromeda Galaxy
 
 
 
Science citoyenne : si vous voulez participer à une expérience scientifique concernant Andromède et sa future collision, connectez vous sur :   http://www.andromedaproject.org/
 
 
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   Président de la commission de cosmologie de la SAF
www.planetastronomy.com
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