Le amas de galaxies ce sont les structures lié gravitationnellement plus grand et plus massif présents dans l’Univers. Ce sont de vrais dieux laboratoires d’astrophysique dans lequel les astronomes peuvent tester des modèles décrivant la formation et l’évolution des galaxies, la physique des gaz à l’état plasma et dont le nombre peut être utilisé pour tester des modèles cosmologiques. Dans cet article nous découvrirons de quoi sont constitués les amas de galaxies, comment ils se forment, comment ils influencent l’évolution des galaxies qui y vivent, comment ils sont observés et leur importance pour l’étude des galaxies à l’aube de l’Univers.
Que sont les amas de galaxies
Le amas de galaxies ce sont des structures constituées de centaines ou de milliers de galaxies maintenues ensemble par la gravité. Les amas de galaxies ont généralement des tailles comprises entre 1 et 10 Mégaparsecs (1 Mégaparsec équivaut à 30 milliards de milliards de kilomètres) et une masse totale allant jusqu’à des millions de milliards de fois celle du Soleil. Ils se distinguent des autres structures maintenues ensemble par la gravité, telles que groupes de galaxies qui sont constitués de dizaines d’objets et donc de masses cent fois plus petites.
Cependant, les amas de galaxies ne sont pas constitués uniquement de galaxies, comme leur nom l’indique, mais représentent plutôt la plus petite composante en masse (environ 1 %). Les deux autres composants présents sont les gaz intergalactique et matière noire. Cette dernière est la composante dominante, contribuant environ 90% en masse. Cela implique que la composante dominante de la masse est quelque chose que nous ne pouvons pas observer directement, mais uniquement à travers ses effets gravitationnels, puisque la matière noire il n’émet pas de rayonnement électromagnétique. Le gaz intergalactique on le retrouve plutôt à l’état de plasma à des températures de dizaines de millions de degrés et constitue les 9 % restants en masse des amas de galaxies.
Là voie Lactéefait partie du Groupe local de galaxies contenant plus de 54 objets, dont le Galaxie d’Andromède. De l’étude de la position des galaxies les plus proches de la Voie Lactée, nous avons réalisé que notre Groupe Local ne fait pas partie d’un seul amas, mais, avec l’amas le plus proche de nous, celui de Viergecela fait partie du Superamas de la Vierge.
LE superamas ce sont essentiellement des amas d’amas de galaxies, c’est-à-dire de très grandes structures constituées de centaines d’amas et de groupes de galaxies entrecoupés de vides, c’est-à-dire des régions comportant un très faible nombre d’objets. Il est donc important de souligner que les superamas sont les plus grandes structures connues du cosmos, tandis que les amas de galaxies sont les plus grandes structures. auto-gravitantc’est-à-dire qui sont maintenus ensemble par des attractions gravitationnelles mutuelles entre les galaxies.
Comment se forment les amas de galaxies
Selon les observations les plus récentes, le processus de formation des premiers clusters, appelé proto-clusters, a commencé lorsque l’Univers n’avait que 600 à 700 millions d’années. Ces objets, ainsi que les galaxies, ont augmenté en taille et en masse au cours de l’histoire de l’Univers de manière hiérarchique. Initialement, les proto-amas étaient constitués d’un nombre limité de galaxies de faible masse. La formation d’étoiles au sein de ces galaxies a augmenté leur masse, augmentant ainsi l’attraction gravitationnelle de l’amas. Ce faisant, de nouvelles galaxies ont été attirées, entrant en collision et fusionnant avec celles déjà présentes, augmentant encore la masse globale, pour former les objets de millions de milliards de masses solaires que nous observons aujourd’hui.
Quels types de galaxies contiennent-ils
L’environnement plus ou moins dense dans lequel peuvent se trouver les galaxies influence leur évolution, puisqu’elles ne peuvent plus être considérées comme des systèmes isolés. L’environnement des amas a une profonde influence sur les galaxies qui s’y trouvent puisqu’il existe un grand nombre d’objets concentrés dans un espace relativement petit et une grande quantité de gaz avec lequel les galaxies interagissent.
On peut observer une diversification du type de galaxies présentes. Si les galaxies sont situées au centre du cluster et ont déjà traversé plusieurs fois son environnement dense, alors les observations montrent qu’ils appartiennent pour la plupart à la catégorie des elliptique. La périphérie des amas est en revanche constituée d’objets qui sont soit sur le point de pénétrer pour la première fois dans l’environnement dense de l’amas de galaxies, soit qui ont déjà effectué un premier passage. Cela les amène à être constitués d’un mélange de galaxies avec de jeunes étoiles qui forment activement des étoiles, comme le galaxies spiraleset d’autres qui ont commencé à interagir avec l’environnement dense et se transforment de spirales en elliptiques.
L’une des principales raisons, mais pas la seule, pour laquelle se produit cette ségrégation dans le type de galaxies présentes au centre et à la périphérie de l’amas est liée à l’interaction entre ces objets et le gaz présent. Ce phénomène, appelé dans le jargon technique « ram-pression stripping », implique que le gaz exerce une pression sur le gaz de la galaxie en l’arrachant littéralement. Sans gaz, il n’y a pas de combustible pour la formation d’étoiles, et les galaxies se transforment d’objets en formation active d’étoiles, tels que les spirales, en objets « morts », tels que les elliptiques.
À quoi ils ressemblent
Les amas de galaxies peuvent être observés à travers tout le spectre électromagnétique puisque différents processus physiques sont à l’œuvre à l’intérieur d’eux. En partant des longueurs d’onde les plus courtes, les amas peuvent être observés via i radiographie émis par le gaz à l’état plasma à des températures de plusieurs dizaines de millions de degrés. Les galaxies en amas émettent principalement dans l’ultraviolet, l’optique et le proche infrarouge en raison de l’émission de rayonnements provenant de gaz et d’étoiles. En s’orientant vers des longueurs d’onde plus longues, des amas peuvent être observés dans le four micro ondegrâce à l’interaction du gaz intergalactique avec le rayonnement de fond cosmique, et dans le les ondes radio grâce à l’émission de rayonnements provenant de noyaux galactiques actifs (trous noirs supermassifs qui engloutissent activement la matière) et de rayons cosmiques se déplaçant dans le champ magnétique de l’amas.