Fusion de galaxies

Les grandes galaxies se développent en attirant de petites galaxies lorsqu'elle passent à proximité.
En fait, cette pratique est courante dans tout l'univers.
L'image ci-contre de la galaxie NGC 1532 qui dévore la petite NGC 1531, illustre bien cette pratique.
Cette splendide paire de galaxies en interaction est dans la constellation Éridan (la rivière). Elle est située à plus de 50 millions d'années-lumière et  s'étend sur 100 000 années-lumière.
La grande galaxie spirale NGC 1532 a capturé la galaxie naine NGC 1531 dans son rayon d'influence gravitationnelle. La petite galaxie est donc prisonnière de la force de gravitation que la grande galaxie lui impose. Cette lutte inégale finira par la fusion de la petite NGC 1531 dans NGC 1532.
NGC 1532/1531 est une paire de galaxies indissociables et ressemble de très prêt au système spiral de la galaxie Whirlpool ou du Tourbillon connue sous le nom de M51, et de son compagnon NGC 5195.
Sur l'image de droite, le télescope spatial Hubble nous montre la puissance gravitationnelle de NGC 5194 attirant son compagnon NGC 5195.

Habituellement, on observe deux galaxies s'entremêler et s'aspirer mutuellement.
Sur l'image ci-contre Hubble nous montre trois galaxies qui luttent pour leur survie, NGC 7173, NGC 7174 et NGC 7176 qui font partie du Hickson Compact Group 90.
On peut voir sur l'image ci-contre, les galaxies elliptiques, NGC 7173 (à gauche) et NGC 7176 (en bas) avec très peu de poussière et de gaz, alors que NGC 7174 (en haut à droite) est une galaxie spirale riche en gaz et poussière.
Les deux monstres elliptiques arrachent en étirant le gaz et la poussière de NGC 7174 avec une telle violence gravitationnelle que les étoiles sont éjectées en dehors du champ de bataille.
Le centre galactique de NGC 7174 est déchiqueté et attiré vers la galaxie NGC 7173 à gauche de l'image.
Les forces d'attraction, auxquelles doit faire face la galaxie NGC 7174,  sont gigantesques.
Les trois galaxies finiront par fusionner pour former un autre système stellaire, une autre galaxie plus grande qui donnera naissance à d'autres étoiles grâce à la gigantesque quantité de gaz et de poussières emmagasinée lors de la fusion.

Ces nouvelles étoiles mettront des millions d’années à s'enflammer.

nota : Le Hickson Compact Group 90 comporte 16 galaxies dont celles de l'image. Il se trouve à environ 100 millions d'années-lumière de la Terre, dans la direction de la constellation du Poisson austral (Piscis Austrinus).

Image : Cette image n'est pas impressionnante à première vue mais si l'on regarde bien, on voit ce qui était à l'origine une magnifique galaxie spirale avec un disque bien vertical, se faire déchirer par ses voisines de gauche et du bas.
NGC 7173 est à gauche et NGC 7176 est en bas, quant à NGC 7174 à droite, nous voyons qu'elle subit les forces gravitationnelles destructrices de ses voisines.
crédit Nasa/Esa/Hubble.

Il y a environ 500 millions d’années, les deux galaxies NGC 4038 et 4039 ont commencé à entrer en collision. On les voit ici en interaction, reliées par un pont de matière d'où jaillissent une flambée d'étoiles bleues, enveloppées dans d'immenses nuages de poussières. Elles forment aujourd’hui l’un des couples galactiques les plus connus, appelé les Antennes (the Antennae).
Cette paire de galaxies en interaction est située dans la constellation du Corbeau. En 2004 et 2005, le télescope Hubble, avec sa nouvelle caméra à haute résolution ACS a photographié ce choc cosmique qui se déroule à 68 millions d’années-lumière.
Ce magnifique cliché montre avec une netteté sans précédent, les nombreuses régions de formation d’étoiles (en rose et en bleu sur l'image) apparues suite à la compression du gaz interstellaire engendrée par la rencontre.

Déjà, en 1997, le télescope spatial avait photographié la partie centrale des Antennes, mais en 2005, les astronomes parviennent à détailler des amas stellaires géants, dont une centaine d’entre eux seulement devraient survivre sous forme d’amas globulaires.

Image : le couple galactique des Antennes, il y a environ 500 millions d’années que les deux galaxies NGC 4038 et 4039 ont commencé à entrer en collision.
Image prise par la caméra ACS du télescope Hubble.

Ces deux puissantes galaxies NGC 4676A et NGC 76B, s'attirent l'une vers l'autre en vue de fusionner.
Elles sont connues sous le nom de « galaxies des Souris ou Mice Galaxies » à cause de leurs longues queues soumises à la force de marée. Chacune de ces galaxies spirales interagit gravitationnellement sur l'autre et le processus va probablement se prolonger jusqu'à ce qu'elles fusionnent pour ne former qu'une seule galaxie.
Les longues queues bleues, contrastent avec la couleur marron des cœurs de galaxies.
Cette lente fusion qui va durer plusieurs centaines de millions d'années, se déroule à la vitesse radiale approximative de 6 600 km/s.

NGC 4676 est située à environ 290 millions d'années-lumière de la Terre, en direction de la constellation de la Chevelure de Bérénice « Coma Berenices » et ces galaxies sont des membres de l'amas de galaxies de Coma.

Image : Cette image des galaxies  NGC4676A (à droite) et NGC76B (à gauche) en plein processus de fusion, a été prise par la caméra "Advanced Camera for Surveys" du télescope spatial Hubble. La sensibilité accrue de cette nouvelle caméra a permis de photographier des galaxies lointaines dispersées sur l'image.
Crédit: ACS Science & Engineering Team, Hubble Space Telescope, NASA

La Galaxie de la roue de charrette (aussi connue sous le nom de ESO 350-40) est une galaxie lenticulaire ou annulaire située à environ 500 millions d'années lumière de distance, dans la constellation du sculpteur dans l'hémisphère sud.
La forme en roue de charrette de cette galaxie est le résultat d'une violente collision galactique qui s'est produite il y a environ 200 millions d'années.
Une petite galaxie a traversé le cœur du disque d'une grande galaxie, et a produit cette onde de choc gigantesque, qui a propagé le gaz et la poussière environnante, dans toute la galaxie, un peu comme les vaguelettes d'eau produites lorsqu'une pierre est jetée dans un lac.
La galaxie Cartwheel est maintenant entourée d'un anneau bleuté, de 150 000 années-lumière de diamètre, composé d'étoiles jeunes et brillantes.
Le déplacement à grande vitesse de l'onde choc, a compressé la poussière et le gaz, ce qui a favorisé la naissance des étoiles qui illuminent maintenant, la périphérie de l'onde. Sur l'image, les régions de formation d'étoiles apparaissent en bleu. L'anneau extérieur de la galaxie, mesure 1,5 fois la taille de notre Voie Lactée. On constate sur cette image, que la galaxie est en train de reprendre la forme d'une galaxie spirale normale, avec des bras galactiques qui se reforment à partir du noyau central.

Cette galaxie était une galaxie identique à la Voie lactée, avant qu'elle ne subisse la collision frontale.
Cet objet céleste est un des exemples les plus remarquables, de la classe des galaxies en anneau.
La formation d'étoiles dans les anneaux, comme celui de la Galaxie Cartwheel, favorise la formation d'étoiles de grandes tailles et très lumineuses.
Lorsque ces étoiles massives explosent en supernova, il reste dans leurs cœurs, une étoile à neutrons ou un trou noir. Certaines de ces étoiles à neutrons et de ces trous noirs attirent la matière des étoiles proches, et deviennent des sources puissantes de rayons X.
La Roue de Charrette contient un nombre exceptionnellement élevé de ces trous noirs sources de rayons X, parce que beaucoup d'étoiles massives se sont formées dans l'anneau de la galaxie.
Cette image a été produite avec les données de Hubble et retraitée en utilisant le logiciel open source FITS Liberator 3, qui a été développé au ST-ECF.
L'utilisation judicieuse de cet outil a permis, sur les observations d'origine de Hubble, d'obtenir plus de détails de la galaxie Cartwheel.

nota : Images d'Hubble à très haute résolution (ESA).

Arp 148 est le résultat stupéfiant d'une rencontre entre deux galaxies, l'une en forme d'anneau et l'autre en forme de cigare.
La collision entre deux galaxies produit un effet d'onde de choc, c'est-à-dire que dans un premier temps, la matière est attirée vers le centre puis est propulsée violemment vers l'extérieur. Cette matière va former un anneau dans lequel des millions d'étoiles vont naitre grâce à la concentration de la poussière et du gaz.
Cette magnifique image de fusion représente bien le phénomène cosmique en cours, d'une collision de galaxies.
Les observations infrarouges révèlent une région fortement obscurcie qui apparait comme une bande de poussière sombre dans le noyau, en lumière optique. L'objet Arp 148 est surnommé « l'objet Mayall » et est situé dans la constellation de la Grande Ourse, à environ 500 millions d'années-lumière.
Cette paire de galaxies en interaction est incluse dans le catalogue de galaxies Arp avec le numéro 148.
Cette image fait partie d'une grande collection de 59 images de galaxies en fusion prises par le télescope spatial Hubble et publié à l'occasion de son 18ème anniversaire le 24 avril 2008.

L'objet Mayall (Arp 148) a été découvert par Nicholas U. Mayall de l'observatoire de lécher le 13 Mars 1940, en utilisant le réflecteur Crossley.
Lors de sa première observation, l'objet Mayall a été décrit comme une nébuleuse particulière, en forme de point d'interrogation, puis comme une galaxie et maintenant ARP 148 représente la collision de deux galaxies, qui a formé un nouvel objet composé d'une galaxie en forme d'anneau avec une queue qui s'en dégage.

Image : Image Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

La galaxie NGC 6240 offre un rare aperçu d'une catastrophe cosmique dans sa phase terminale.
En réalité la galaxie NGC 6240 est une paire de galaxies extrêmement lumineuses dans le domaine de longueur d'onde de l'infrarouge. Elles sont situées à 400 millions d'années-lumière dans la constellation Ophiuchus.
NGC 6240 est le résultat d'une collision de deux petites galaxies qui a produit une galaxie plus grande à 2 noyaux, de type irrégulière.
On voit encore les 2 anneaux externes.
Cette fusion de galaxies déformées, traine derrière elle, une queue d'étoiles, de gaz et de poussière ainsi que des filaments de formation d'étoiles.
Au centre de NGC 6240 deux trous noirs super massifs sont en orbite l’un autour de l’autre, séparés de seulement 3 000 années lumière.

Ces deux trous noirs super massifs hébergés dans les noyaux galactiques finiront par fusionner également en un seul, pour former dans quelques centaines de millions d'années, un trou noir encore plus massif.

Image : Image composite de la galaxie  NGC 6240.
Cette image spectaculaire de fusion de galaxies est une image composite multiple. L'émission infrarouge de la poussière a été enregistrées par le Spitzer Space Telescope, tandis que Hubble a capturé la lumière des étoiles visible dans les teintes vertes et bleues.
La vue s'étend sur plus de 300 000 années-lumière, qui est une estimation de la taille de NGC 6240.
Crédit: NASA / JPL-Caltech / STScI-ESA / S. Bush, et al. (Harvard-Smithsonian CfA)

NGC 2623 est bien le résultat d'une fusion galactique. En 2007, les astronomes ont photographié cette galaxie, en haute résolution grâce au télescope spatial Hubble.
L’analyse des images d’Hubble ainsi que celles prises en infrarouge par l’observatoire spatial Spitzer, en rayons X par XMM Newton et en ultraviolet par GALEX, montre que NGC 2623 est bien constituée de deux galaxies spirales ayant fusionné. La fusion terminée, les noyaux des deux galaxies initiales ont eux-mêmes fusionné en un seul noyau. Le processus de formation d’étoiles se poursuit autour du noyau situé au centre et le long des bras galactiques étirées horizontalement des deux côtés. Bizarrement, en haut à gauche du centre galactique, très éloignée du noyau, on aperçoit pourtant des amas d'étoiles brillantes bleues en formation.

NGC 2623, aussi connue sous le nom d’Arp 243, s’étend sur environ 50 000 années-lumière et se trouve à quelque 250 millions d’années-lumière de la voie lactéedans la constellation du Cancer.

Image : Image de la galaxie  NGC 2623, prise par le télescope spatial Hubble en 2007.
La vue s'étend sur plus de 50 000 années-lumière, qui est une estimation de la taille de NGC 6240.
Crédit: NASA, ESA and A. Evans (Stony Brook) et al.

En utilisant le VLT (Very Large Telescope) de l'ESO, une équipe internationale d'astronomes a découvert un cas rare d'une triple fusions de galaxies. Ce système, les astronomes l'ont surnommé « The Bird ».
Cette superbe triple galaxie est composée de deux galaxies spirales massives et d'une troisième galaxie irrégulière.
Cette exposition de 30 minutes,  des télescopes VLT et NACO prise dans la bande K avec NACO et infrarouge avec le VLT, a été combinée avec des archives d'images des télescopes HST et ACS dans la bande optique pour HST et dans la bande B et I pour ACS.
Les astronomes ont produit une seule image en trois couleurs du système complet «Bird» des 3 galaxies en interaction.
L'image NACO a permis aux astronomes de voir non seulement les deux galaxies déjà connues, mais d'identifier une troisième composante, clairement distincte, une galaxie irrégulière, mais assez massive qui semble former des étoiles à un rythme effréné.
Sur l'image de droite, on peut y voir aussi une étrange ressemblance avec la Fée Clochette déployant ses longues ailes frétillantes d'environ 100 000 années-lumière et sa baguette magique cosmique où naissent des étoiles.

Cette stupéfiante galaxie irrégulière a vraiment un aspect bizarre et anormal mais en fait, la galaxie NGC 6745 est le résultat d'une collision entre deux galaxies ou plus exactement d'une interaction, comme une traversée de l'une par l'autre.
Ces deux galaxies se sont traversées il y a seulement quelques centaines de millions d'années, on voit encore en bas à droite en bordure de l'image, une partie de la seconde galaxie, la plus petite, en train de s'éloigner, déchirant au passage, une partie de la grande galaxie. La grande galaxie était, avant la collision cosmique, une galaxie spirale. Il lui faudra encore quelques centaines de millions d'années pour réparer son tissu stellaire et retrouver sa forme spiralée originale. Il est probable qu'aucune étoile ne soit rentrée en collision avec une autre, cependant, le gaz, la poussière et les champs magnétiques ambiants ont eux directement interagi pour présenter l'aspect d'un nuage  étiré par le vent. Les structures des deux galaxies ont été altérées par le «vent» de la gravité. La grande galaxie a dû absorber l'essentiel du milieu interstellaire de la petite galaxie lors de son passage en son sein. Il est fort probable que la petite galaxie a été au passage, dépouillée de son gaz et de ses poussières interstellaires.

La gravité qui a déchiré le tissu stellaire de la grande galaxie, a comprimé la poussière et le gaz dans lequel est en train actuellement, de naitre de jeunes étoiles de 10 millions d'années (bas à droite formant un pont entre les deux galaxies). D'ailleurs on en voit encore la trace sous la forme d'une déchirure tout le long de NGC 6745.
NGC 6745 s'étend sur environ 80 000 années-lumière de long, et se trouve dans la constellation de la Lyre, à 207 millions d'années-lumière de la voie lactée, notre Galaxie.

Image : Collision et interaction de galaxies dans NGC 6745 vue par le télescope spatial Hubble.
Image Credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) - ESA/Hubble Collaboration Acknowledgment: Roger Lynds et al.

Cette collision de galaxies montre le rapprochement de deux galaxies en interaction. Cette paire de galaxies perturbées par la gravitation est collectivement appelée Arp 142. On aperçoit sur la photo une saisissante galaxie spirale de formation d'étoiles NGC 2936 (en haut) avec son compagnon elliptique NGC 2937 (en bas).  Les orbites des étoiles de la galaxie spirale sont extrêmement déformées en raison des interactions de marée gravitationnelle avec l'autre galaxie elliptique. La longue queue allongée de NGC 2936, attirée par la force gravitationnelle de NGC 2937, se comprime et le gaz et la poussière donnent naissance aux étoiles bleues que l'on voit se former à l'approche de la galaxie elliptique. Le long fleuve de poussière rougeâtre que l'on voit s'étirer dans la galaxie du haut, est aspiré hors du centre de la galaxie et les veines sombres se détachent sur les étoiles lumineuses, de ce qui reste du disque et du noyau galactique. Le galaxie elliptique NGC 2937, est une énorme galaxie de vieilles étoiles brunes qui contient peu de gaz et de poussière.

En effet, les étoiles contenues dans la galaxie sont pour la plupart vieilles, comme en témoigne leur couleur rougeâtre. On ne voit pas de jeunes étoiles bleues. La rencontre de ces deux galaxies est à l'avantage de la galaxie elliptique NGC 2937 qui elle, ne semble pas perturbée par l'effet gravitationnel de sa voisine.

Image : La saisissante collision de deux galaxies, appelée ARP 142, image prise par le télescope Hubble.
Crédit image: NASA / ESA / Hubble Heritage Team.