Les galaxies lenticulaires sont les villes stellaires calmes et poussiéreuses du cosmos

Il existe de nombreux types de galaxies "dans le monde" dans l'univers. Les astronomes ont tendance à les classer d'abord par leurs formes: spirales, elliptiques, lenticulaires et irrégulières. Nous vivons dans une galaxie spirale et nous pouvons en voir d'autres de notre point de vue sur Terre. Une étude des galaxies dans des amas tels que l'amas de la Vierge montre un éventail étonnant de différentes formes de galaxies. Les grandes questions que se posent les astronomes qui étudient ces objets sont: comment se forment-ils et quelle est dans leur évolution qui influence leurs formes?

Une galaxie spirale poussiéreuse vue par le télescope spatial Hubble de la NASA. NASA, ESA et D. Maoz (Université de Tel-Aviv et Université Columbia)

Les galaxies lenticulaires sont des membres assez mal compris du zoo de la galaxie. Ils sont similaires à certains égards aux galaxies spirales et aux galaxies elliptiques mais sont vraiment considérés comme une sorte de forme galactique transitionnelle. 

Par exemple, les galaxies lenticulaires semblent être comme une galaxie spirale qui s'estompe. Cependant, certaines de leurs autres caractéristiques, comme leur composition, correspondent davantage aux galaxies elliptiques. Il est donc très possible qu'ils soient leur propre type de galaxie unique. 

La galaxie NGC 5010 est une galaxie lenticulaire qui présente à la fois des spirales et des elliptiques. NASA / ESA / STScI

Structure des galaxies lenticulaires

Les galaxies lenticulaires ont généralement des formes plates en forme de disque. Cependant, contrairement aux galaxies spirales, elles n'ont pas les bras distinctifs qui s'enroulent généralement autour du renflement central. (Bien que, à la fois comme les galaxies spirales et elliptiques, elles puissent avoir une structure en barres passant à travers leurs noyaux.)

Pour cette raison, les galaxies lenticulaires peuvent être difficiles à distinguer des elliptiques si elles sont vues de face. Ce n'est que lorsqu'au moins une petite partie du bord est apparente que les astronomes peuvent dire qu'un lenticulaire se distingue des autres spirales. Même si un lenticulaire a un renflement central similaire à celui des galaxies spirales, il peut être beaucoup plus grand.

À en juger par les étoiles et la teneur en gaz d'une galaxie lenticulaire, elle est beaucoup plus similaire à une galaxie elliptique. En effet, les deux types ont principalement de vieilles étoiles rouges avec très peu d'étoiles bleues chaudes. Ceci indique que la formation d'étoiles a considérablement ralenti ou est inexistante tant dans les lenticulaires que dans les elliptiques. Les lenticulaires ont généralement plus de poussière que les elliptiques, cependant.

Galaxies lenticulaires et séquence Hubble

Au 20e siècle, l'astronome Edwin Hubble a tenté de comprendre comment les galaxies se forment et évoluent. Il a créé ce qu'on appelle la "séquence Hubble" - ou graphiquement, le diagramme Hubble Tuning For, qui plaçait les galaxies sur une sorte de forme de diapason en fonction de leurs formes. Il a imaginé que les galaxies ont commencé comme des elliptiques, parfaitement circulaires ou presque.

Puis, avec le temps, il a pensé que leur rotation les ferait aplatir. Finalement, cela conduirait à la création de galaxies spirales (un bras du diapason) ou de galaxies spirales barrées (l'autre bras du diapason).

Les galaxies lenticulaires sont probablement une transition entre elliptique et spirale sur le diagramme de diapason Hubble standard qui classe les galaxies par leurs formes. NASA

À la transition, où les trois bras du diapason se rencontreraient, il y avait les galaxies lenticulaires; pas tout à fait elliptiques pas tout à fait spirales ou spirales barrées. Officiellement, elles sont classées comme galaxies S0 sur la séquence Hubble. Il s'est avéré que la séquence originale de Hubble ne correspondait pas tout à fait aux données que nous avons sur les galaxies aujourd'hui, mais le diagramme est toujours très utile pour classer les galaxies par leurs formes.

Formation de galaxies lenticulaires

Les travaux révolutionnaires de Hubble sur les galaxies peuvent avoir influencé au moins une des théories de formation des lenticulaires. Essentiellement, il a proposé que les galaxies lenticulaires évoluent à partir des galaxies elliptiques en tant que transition vers une galaxie spirale (ou spirale barrée), mais une théorie actuelle suggère que cela pourrait être l'inverse.

Étant donné que les galaxies lenticulaires ont des formes de disque avec des renflements centraux mais n'ont pas de bras distinctifs, il est possible qu'elles soient simplement de vieilles galaxies spirales fanées. La présence de beaucoup de poussière, mais pas beaucoup de gaz suggère qu'ils sont vieux, ce qui semble confirmer cette suspicion.

Mais il y a un problème important: les galaxies lenticulaires sont, en moyenne, beaucoup plus lumineuses que les galaxies spirales. S'ils étaient vraiment des galaxies spirales fanées, vous vous attendriez à ce qu'elles soient plus faibles, pas plus brillantes.

Ainsi, comme alternative, certains astronomes suggèrent maintenant que les galaxies lenticulaires sont le résultat de fusions entre deux vieilles galaxies spirales. Cela expliquerait la structure du disque et le manque de gaz libre. De plus, avec la masse combinée de deux galaxies, la luminosité de surface plus élevée serait expliquée.

Cette théorie a encore besoin de travail pour résoudre certains problèmes. Par exemple, des simulations informatiques basées sur des observations de galaxies tout au long de leur vie suggèrent que les mouvements de rotation des galaxies seraient similaires à ceux des galaxies spirales normales. Cependant, ce n'est généralement pas ce qui est observé dans les galaxies lenticulaires. Les astronomes cherchent donc à comprendre pourquoi il existe une différence de mouvements de rotation entre les types de galaxies. Cette constatation soutient en fait la décoloration en spirale théorie. La compréhension actuelle des lenticulaires est donc toujours en cours. Alors que les astronomes observent de plus en plus de ces galaxies, les données supplémentaires aideront à résoudre les questions sur leur position dans la hiérarchie des formes des galaxies.

Points clés sur les lenticulaires

• Les galaxies lenticulaires sont une forme distincte qui semble être quelque part entre spirale et elliptique.
• La plupart des lenticulaires ont des renflements centraux et semblent avoir des différences dans leurs actions de rotation par rapport aux autres galaxies.
• Les lenticulaires pourraient se former lorsque les galaxies spirales fusionnent. Cette action formerait les disques vus dans les lenticulaires et aussi les renflements centraux.

Sources

• "Comment faire des galaxies lenticulaires." Nouvelles de la nature, Nature Publishing Group, 27 août 2017, www.nature.com/articles/d41586-017-02855-1.
• [email protected]. "Le diapason Hubble - Classification des galaxies." Www.spacetelescope.org, www.spacetelescope.org/images/heic9902o/.
• "Galaxies lenticulaires et leurs environnements." The Astrophysical Journal, 2009, vol 702, n ° 2, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/702/2/1502/meta

Sous la direction de Carolyn Collins Petersen.