Amas galactiques

Structure des amas de galaxies

Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l'Univers. Ils sont constitués de centaines de galaxies liées ensemble par leur propre attraction gravitationnelle. Entre les galaxies on y trouve de la matière constituée de gaz chaud, formant un plasma, dont la température atteint 10 à 100 millions de degrés. Ce plasma est un fort émetteur de rayons X. L'analyse spectrale de ces rayons X renseigne sur la température de l'amas et sur sa dynamique. Les amas de galaxies se forment aux croisements des filaments qui composent cette toile d'araignée cosmique. L'Univers étant constitué de matière répartie le long de ses immenses filaments entre lesquels se trouvent de vastes bulles vides

de matières. La matière s'écoule le long des filaments et converge vers les nœuds de la toile pour former des groupes, puis des amas de galaxies. Les amas de galaxies ne sont pas constitués que de galaxies, ils sont remplis de gaz extrêmement chaud (10-100 millions de degrés) et de faible densité (1000 particules/m3). Ce gaz est distribué de façon beaucoup plus diffuse et étendue que les galaxies. Ces gaz remplissent l'espace entre les galaxies et constituent la composante dominante des amas, représentant une masse bien plus importante que les galaxies elles-mêmes. A ces températures, il est totalement ionisé, il s'agit d'un plasma.
Structure des amas de galaxies

Le Groupe local

La Voie Lactée et la Grande Nébuleuse d'Andromède ont des galaxies satellites. Ces deux spirales géantes appartiennent à un groupement encore plus grand de 20 galaxies dont M31, M33, Maffei I et Maffei II, le Grand et le Petit Nuage de Magellan, appelé le Groupe local.
Toutes ces galaxies se déplacent autour d'un centre commun situé entre notre Galaxie et la Nébuleuse d'Andromède. Tous les observateurs connaissent la plus grosse et la plus brillante de toutes: M31, dans la constellation d'Andromède. Les amas de galaxies les plus connus sont Virgo, Pegasus I, Pisces, Cancer,

Perseus, Coma, Ursa Major III, Hercules, Pegasus, Amas A, Centaurus, Ursa Major I, Léo, Gemini, Corona Borealis, Amas B, Bootes, Ursa Major II, Hydra II.
Distante de 2,5 millions d'années-lumière, c'est la galaxie la plus proche mais surtout c'est la seule qui soit visible à l'œil nu, par nuit sombre.
On peut considérer le Groupe Local, ou d'autres groupes lui ressemblant comme des amas renfermant un nombre relativement restreint d'objets. Les amas de galaxies peuvent être bien plus importants. Si l'on descend jusqu'à la magnitude 21, il existerait ainsi 75

millions de galaxies dont la notre.
Le groupe local fait partie d'un énorme complexe de 10000 galaxies assemblées dans des amas s'étendant sur quelques 200 millions d'années lumières, appelé Superamas local ou Superamas de la Vierge.
Le Superamas de la Vierge et les Superamas de l'Hydre et du centaure tombent eux-mêmes vers une autre grande agglomération d'amas de galaxies que l'on appelle le Grand Attracteur. Galaxie vient du grec "galactos" qui veut dire lait.

Un magnifique ballet

De notre socle terrestre, nous participons à un fantastique ballet cosmique : la Terre nous propulse à 30 km/s autour du Soleil qui fend l'espace à 230 km/s autour de la Voie lactée.

Celle-ci tombe à son tour vers la galaxie d'Andromède à 90 km/s, chacune de ses galaxies se précipitent à 45 km/s vers le centre du Groupe local, notre amas de galaxies.

Le Groupe local se déplace à 600 km/s attiré par l'amas de galaxies de la Vierge et du superamas de l'Hydre et du Centaure, qui tombe à son tour vers le grand Attracteur. 

L'amas de la Vierge (Virgo) est un amas massif de galaxies qui domine le superamas de la Vierge. C'est le plus proche amas de galaxies de notre Galaxie, la Voie Lactée. Il y a environ 2000 galaxies dans cet amas (mais 90% d'entre elles sont des galaxies naines). Cet amas a un diamètre d'à peu près 15 millions d'années lumière, à peine plus que notre Groupe Local, mais il contient cinquante fois plus de galaxies.
 

L'amas de galaxies Virgo, dominé par M86 (en haut), M84 (à droite), NGC 4388 en bas et NGC 4387 au milieu.
source : Hawaiian Starlight, CFHT

L'amas de Coma est un amas de galaxies, sphérique, très dense en son centre. Il contient plus d'un millier de galaxies et se situe, à 300 millions d'années-lumière avec l'amas Virgo dans la constellation de la Vierge.

Le superamas de Coma (La Chevelure de Bérénice) est un des superamas les plus connus.

L'amas de galaxies Fornax se trouve à quelque 65 millions d'années-lumière de la Terre. Les galaxies du cœur de l'amas Fornax semblent se déplacer en direction d'un point commun, attiré par la gravité dominante de structures invisibles de matière sombre de cette région.
Il y a dans la direction où se situe le Système du Fourneau une galaxie naine, distante de 600 000 années-lumière. Elle appartient au Groupe Local, c'est-à-dire au petit amas de galaxies dans lequel se trouve aussi la Voie Lactée, notre galaxie.

L'amas de galaxies Fornax de l'observatoire Chandra révèle les émissions à haute énergie de plusieurs galaxies géantes proches du centre de l'amas Fornax et un immense nuage diffus de gaz chaud émettant des rayons-X.

Sur la photo ci-dessus, les objets bleus sont des galaxies et les objets jaunes sont des étoiles au premier plan. Au centre de l'amas, on trouve une gigantesque galaxie elliptique (ESO444-46) d'un diamètre de plus de 340 000 années lumière.

L'amas de galaxies de l'Hydre, surnommé ainsi à cause de la constellation qui l'héberge, couvre environ 10 millions d'années-lumière et contient plus de 100 brillantes galaxies. L'étude du rayonnement X émis par le gaz qu'il renferme en quantité entre ses galaxies a révélé une proportion anormalement importante de matière sombre. Abell 1060 (A1060) est l'autre nom donné à cet amas de galaxies de l'hydre. Avec l'amas de la Vierge et celui du Centaure (A3526), l'amas de l'Hydre est un des trois plus grands amas de galaxies à moins de 200 millions d'années lumière.de la voie lactée. Il est courant de se référer à cette région du ciel sous le nom de 'superamas Vierge-Hydre-Centaure'.

Le Quintette de Stephan est un amas de galaxies, c'est à dire un groupe de galaxies très proches les unes des autres. Il contient normalement 5 galaxies principales mais seulement 4 sont visibles sur cette image. Les galaxies s'attirent du fait de leur forte masse et il est probable qu'elles fusionneront un jour. les galaxies sont fortement perturbées par l'effet de leur interaction gravitationnelle. Nous le constatons sur cette image par les formes distordues des filaments qui s'étendent très loin du centre de la galaxie.
Les membres de ce groupe sont NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 et NGC 7320. Si les 4 premières galaxies forment un groupe relativement compact, la cinquième, NGC 7320 est à l'écart du groupe mais située dans la même région.

L'amas de galaxies du Quintette de Stefan.
Bien connu des amateurs, l'amas de galaxies du Quintette est situé dans la constellation de Pégase, à une distance d'environ 340 millions d'années-lumière de la voie lactée et a été découvert en 1877 par l'astronome français Edouard Stephan, depuis l'observatoire de Marseille. Crédit NASA/ESA

La répartition des galaxies n'est pas aussi homogène que cela. Elles se regroupent à l'intérieur de longues concentrations, appelées filaments, et laissent entre ces filaments d'immenses espaces déserts, les grands vides. Les filaments, qui ne représentent que 10% de l'espace, constituent ainsi un réseau de nœuds, une sorte de toile d'araignée tridimensionnelle. A l'intersection de ces nœuds on trouve des regroupements plus petits : régions de rencontre particulièrement riches en galaxies, qui représentent des superamas de galaxies. Dans les superamas, les galaxies peuvent encore se regrouper en amas plus petits qui sont les nuages et les amas de galaxies. Dans ce gaz de galaxies,

il n'y a ni concentration en certains endroits, ni direction privilégiée, chacun y vit sa vie, se déplaçant à sa vitesse dans une direction quelconque de l'espace. Ce modèle qui décrit l'univers dans son ensemble est connue sous le nom de principe cosmologique.  L'univers semble à très très grande échelle homogène, mais sa trame devient apparente sur des échelles comprises entre 100 et 300 millions d'années-lumière. Sa structure se représente sous la forme de filaments, de feuillets ou de crêpes. Cette concentration de galaxies a une structure en éponge. Voilà la façon dont nous pouvons évoquer la trame cosmique de l'univers. La distance moyenne entre deux galaxies dans un amas est de 5 millions

d'années-lumière. Cela correspond à 200 fois le diamètre moyen d'une galaxie. Entre deux étoiles à l'intérieur d'une galaxie, la distance vaut des dizaines de millions de fois leur diamètre. Même dans les plus dilués des amas, les galaxies sont beaucoup plus rapprochées entre elles que ne le sont, proportionnellement, les étoiles à l'intérieur d'une galaxie. Contrairement à ce qui se passe avec les étoiles qui n'ont pratiquement aucune chance de se rencontrer, les galaxies peuvent très bien entrer en collision les unes avec les autres. Les rapprochements sont tels que les effets gravitationnels (effets de marées) induits par leur proximité a une influence sur leur morphologie.

L'amas du Quintuplet se situe à moins de cent années-lumière du centre galactique, vieux d'environ quatre millions d'années. On y voit l'une des étoiles les plus brillantes de la Galaxie l'étoile du Pistolet, dont le nom s'explique par la forme de la petite nébuleuse dans laquelle elle est immergée.

M80 est un bel amas globulaire de 8ème magnitude a un diamètre d'environ 86 années-lumière. Visuellement il ressemble tout à fait à une comète. Cet essaim stellaire très fourni contient plusieurs centaines de milliers d'étoiles, maintenues ensemble par les forces gravitationnelles. C'est l'un des amas les plus denses de notre Voie lactée. M80 est l'une des découvertes personnelles de Charles Messier. William Herschel le décrivit comme l'un des plus riches amas d'étoiles.

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Astronomie - Mise à jour : 12 oct 2007