GALAXIES

L'observation à l'œil nu d'un ciel constellé d' étoiles montre que celles-ci ne sont pas réparties au hasard : elles tendent à se regrouper en une longue écharpe laiteuse qui parcourt la voûte céleste d'un bord à l'autre de l'horizon, et que nos ancêtres ont appelée la Voie lactée. Les philosophes grecs déjà déclaraient « qu'elle est formée d'astres tout petits et groupés si étroitement qu'ils nous apparaissent ne faire qu'un, en raison de l'intervalle qui sépare la Terre du ciel, comme si on avait répandu une poudre de grains de sel fins et nombreux ». On sait que depuis la fin du xix^e siècle que cette trace blanchâtre de faible luminosité, formée de milliards d'étoiles que notre œil ne peut séparer les unes des autres, constitue un système que l'on nomme la Galaxie. Le Soleil, étoile centrale de notre système planétaire, n'est autre que l'une des cent milliards d'étoiles qui composent ce système (cf. la galaxie).

Grâce aux récits des grands voyageurs, on connaissait l'existence dans le ciel austral de deux nébulosités, comme des fragments échappés de la Voie lactée, les Nuages de Magellan (il s'agit de deux petites galaxies compagnes de notre Galaxie). De même, la nébuleuse d' Andromède (M31) était déjà connue des savants arabes dès le x^e siècle. L'utilisation de lunettes et de petits télescopes avait permis de détecter dans le ciel la présence d'objets dits nébuleux, par opposition aux étoiles, qui apparaissent comme des points brillants. Le catalogue établi par Charles Messier et d'après lequel sont nommées, entre autres, les galaxies les plus proches telles M31, M51, M81... date, dans sa forme finale, de 1784 ; les catalogues établis par William Herschel datent eux aussi des années 1780. Dès le milieu du xix^e siècle, William Parsons découvre une structure spirale dans les galaxies proches M31, M33 et M101. Certaines nébuleuses sont déjà résolues en étoiles, et l'analyse spectrale de la lumière émise par la nébuleuse d'Andromède laisse à penser que cet objet pourrait être un gigantesque amas d'étoiles, conformément à l'hypothèse des « univers-îles », popularisée au milieu du xix^e siècle par Alexander von Humboldt. Mais c'est la mise en service, dans les années 1920, de grands télescopes, en particulier sur le mont Wilson, aux États-Unis, qui a permis d'accéder à l'univers des galaxies.

Aujourd'hui, la recherche dans le domaine extragalactique avance à pas de géant. On a accru le nombre et la taille des grands télescopes au sol. On a placé des télescopes en orbite autour de la Terre. On a élaboré et construit des instruments et des récepteurs de plus en plus performants, tant en sensibilité que par l'étendue du domaine de longueur d'onde qu'ils permettent d'explorer. Ces progrès technologiques ont permis une floraison de découvertes inattendues et suscité l'apparition de nouveaux concepts.

La présentation générale des galaxies est d'abord effectuée : elle introduit au problème de la classification morphologique des galaxies et à celui de la détermination de leurs distances.

Dans une seconde partie, on fera ressortir les avancées dans la compréhension du monde extragalactique qui ont été réalisées depuis le début des années 1970.

Classification et nature des galaxies

Les galaxies comprennent de un à cent milliards d'étoiles chacune, et les grands télescopes permettent d'en distinguer des millions sur la sphère céleste. Leurs dimensions varient de quelques dizaines de milliers à quelques centaines de milliers de parsecs. Leurs formes variées (ellipses, spirales, irrégulières) ont conduit à une première classification connue sous le nom de séquence de Hubble.

Ces différences de forme sont en outre corrélées[...]