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Mise à jour le 13 Novembre 2017

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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

 

 

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.

 

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.

 

 

http://www.planetastronomy.com/special/2015-special/08avr/clip_image012.jpg

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

http://www.planetastronomy.com/special/2015-special/08avr/clip_image017.jpg

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

 

 

 

 

 

 

http://www.planetastronomy.com/special/2015-special/08avr/clip_image019.jpgMais 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 :

-        On voit des elliptiques dans l’univers lointain…

-        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 !

 

 Jean Calude Bercu, Bruno Beckert et Jean Pierre Martin .

Commission de Cosmologie de la SAF.

www.planetastronomy.com

 

Les autres CR des conférences IAP.

 

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