galaxie. n.f., concentration d'un nombre variable, mais toujours très élevé, d'étoiles (de un million à mille milliards) formant un objet céleste isolé, qu'on caractérise par sa forme apparente. Notre galaxie contient environ cent milliards d'étoiles. L'existence d'autres galaxies avait été envisagée dès le XIXe siècle, mais elle n'a pu être démontrée par l'observation que dans les années trente. On distingue trois grandes familles de galaxies : les galaxies spirales (pour lesquelles les étoiles se répartissent principalement sur un disque mince), les galaxies lenticulaires et les galaxies elliptiques (pour lesquelles l'ensemble des étoiles constitue une structure à trois dimensions). La lumière des galaxies provient principalement de régions en forme de bras spiraux, ce qui explique l'origine de leur nom. Les galaxies spirales représentent un peu plus de 60 % des galaxies, les galaxies lenticulaires 20 %, les galaxies elliptiques 13 %, les galaxies irrégulières quelques pour cent. L'étude des galaxies s'est surtout faite dans le domaine des longueurs d'ondes visibles. L'étude du rayonnement à d'autres longueurs d'ondes (gamma, X, radio) révèle aussi une certaine activité, mais l'essentiel de l'énergie émise l'est dans le visible. La distribution de la masse. L'étude cinématique des galaxies montre que les étoiles dans une spirale semblent en rotation circulaire. Cette vitesse de rotation permet l'étude détaillée de leur répartition de masse. Les résultats impliquent l'existence d'une composante massive qui échappe à la détection directe : le halo massif. La masse présente dans ce halo représente plusieurs fois la masse « visible «. La nature de cette masse « noire «, contenue dans le halo, est inconnue. Il pourrait s'agir d'étoiles de masse très faible, qui demeurent invisibles. Il se peut aussi qu'il s'agisse de particules « exotiques «, massives, mais n'ayant que des interactions faibles. La répartition des galaxies. Les galaxies ont tendance à être regroupées au sein d'entités bien identifiables, comme les amas de galaxies, les groupes, mais aussi de façon générale, sans que ce soit au sein de structures bien définies. L'effet Doppler mesuré sur le spectre des galaxies permet d'évaluer leur vitesse par rapport à notre propre galaxie. L'astronome américain Edwin Powell Hubble a ainsi découvert que les galaxies ne sont pas immobiles les unes par rapport aux autres : plus une galaxie est éloignée de la nôtre, plus elle possède une vitesse d'éloignement élevée. Cela permet de déterminer aisément la distance relative des galaxies en mesurant leur vitesse de fuite apparente, ce qui donne accès à la troisième dimension, les deux premières étant les coordonnées célestes, qui permettent de localiser la galaxie sur la voûte céleste. L'étude visuelle de cette distribution révèle une complexité intrigante : à des échelles de quelques dizaines de millions d'années-lumière existent des régions vides entourées de structures à deux dimensions, un peu comparables à des bulles de savon. La formation des galaxies. L'origine des galaxies est très mal comprise. Cependant, plus généralement, l'étude de l'origine de l'Univers nous indique que celui-ci est devenu de moins en moins homogène. Le modèle classique du big-bang chaud permet d'expliquer d'une façon remarquablement simple plusieurs faits : l'expansion de l'Univers, l'abondance des éléments légers (hydrogène, hélium, lithium, deutérium), l'existence et le spectre de corps noirs du fond de rayonnement cosmologique. Le fond de rayonnement cosmologique est quasiment isotrope : son intensité ne varie pas de plus 1/10 000 entre deux directions quelconques. Or il constitue une sorte de « photo « de l'Univers quand celui-ci était cent fois plus jeune, peut-être cent mille fois ; cette photo nous montre donc que l'Univers était alors remarquablement homogène. Comment s'est effectué le passage entre cette époque si homogène et la structuration actuelle est un des grands problèmes de la cosmologie moderne. Le schéma de l'instabilité gravitationnelle, étudié par Georges Henri Lemaître dès les années trente, est encore celui qui prévaut actuellement. De petites fluctuations seraient présentes, créées très tôt dans l'histoire de l'Univers, qui se sont amplifiées sous l'action de leur propre gravité pour former les structures que nous observons actuellement. Voir aussi expansion de l'Univers et les dossiers astres et Univers. 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