Galaxies spirales

Les galaxies spirales, comme notre Voie lactée ou la galaxie du Tourbillon (M51) photographiée ci-dessus, se caractérisent par un disque aplati parcouru de bras spiraux lumineux, où se concentrent les régions de formation d'étoiles les plus actives. Au centre trône un noyau dense et lumineux, souvent traversé en son centre par une barre d'étoiles pour environ deux tiers des spirales, dont la nôtre.

Les bras spiraux ne sont pas des structures figées : ce sont des ondes de densité qui se déplacent à travers le disque, comparables à un embouteillage sur une autoroute — les étoiles individuelles entrent et sortent des bras au fil de leur orbite, mais le motif spiral, lui, persiste.

Galaxies elliptiques

Les galaxies elliptiques ont une forme beaucoup plus simple, allant du sphérique au très allongé, sans bras ni disque distinct. Elles contiennent généralement des étoiles plus âgées et peu de gaz froid, ce qui explique leur faible taux de formation de nouvelles étoiles comparé aux spirales — on les qualifie souvent de galaxies « mortes » sur le plan de la formation stellaire.

Les plus grandes structures connues de ce type, les elliptiques géantes, se trouvent typiquement au centre des amas de galaxies denses, où elles se sont probablement formées par la fusion répétée de plusieurs galaxies plus petites au fil de milliards d'années.

Galaxies irrégulières

Les galaxies irrégulières n'ont ni la symétrie des spirales ni la forme lisse des elliptiques — souvent le résultat d'une collision ou d'une interaction gravitationnelle récente avec une galaxie voisine, qui a déformé leur structure d'origine. Le Grand Nuage de Magellan et le Petit Nuage de Magellan, deux galaxies satellites visibles à l'œil nu depuis l'hémisphère sud, en sont des exemples proches, probablement perturbées par leurs passages répétés à proximité de la Voie lactée.

Galaxies naines

Bien moins spectaculaires que les grandes spirales, les galaxies naines — parfois seulement quelques milliers ou millions d'étoiles, contre les centaines de milliards de la Voie lactée — sont en réalité le type de galaxie le plus courant dans l'univers. La Voie lactée est entourée de dizaines de galaxies naines satellites, comme le Grand Nuage de Magellan ou la galaxie naine du Sagittaire, actuellement en train d'être lentement disloquée et absorbée par notre propre galaxie.

Ces galaxies naines jouent un rôle clé dans les modèles de formation des grandes galaxies : selon le scénario dit de formation hiérarchique, les grandes spirales et elliptiques actuelles se seraient constituées par fusions successives de structures plus petites, un processus qui se poursuit encore aujourd'hui à une échelle réduite.

Des galaxies qui entrent en collision

À l'échelle cosmique, les collisions entre galaxies sont fréquentes et rarement destructrices pour les étoiles elles-mêmes : les distances entre étoiles individuelles sont si vastes que deux galaxies peuvent se traverser presque sans qu'aucune étoile n'entre directement en collision. En revanche, les forces de marée gravitationnelles déforment profondément leurs structures respectives, pouvant transformer deux spirales bien ordonnées en une galaxie irrégulière, ou déclencher une flambée de formation d'étoiles en compressant brutalement leurs réserves de gaz.

Sur des milliards d'années, des collisions répétées peuvent aussi transformer des spirales en galaxies elliptiques — un des mécanismes proposés pour expliquer la présence d'elliptiques géantes au centre des amas de galaxies denses, là où les collisions sont les plus fréquentes.

Les Galaxies des Antennes, situées à environ 60 millions d'années-lumière, offrent l'un des exemples de collision galactique les plus spectaculaires et les mieux documentés. Deux galaxies spirales, engagées dans cette fusion depuis plusieurs centaines de millions d'années déjà, ont vu leurs bras s'étirer en longues traînées d'étoiles arrachées par les forces de marée — visibles hors champ sur des images plus larges, d'où le nom d'« Antennes ». Au centre de l'image, la compression brutale des nuages de gaz interstellaire a déclenché une flambée de formation d'étoiles d'une intensité rarement observée, chaque point rose vif marquant un amas de milliers de jeunes étoiles nées en quelques millions d'années à peine.

La fusion complète des deux galaxies devrait s'achever dans plusieurs centaines de millions d'années, donnant probablement naissance à une unique galaxie elliptique — un aperçu en temps réel du destin qui attend notre propre Voie lactée, actuellement en trajectoire de collision avec la galaxie d'Andromède, dans un scénario prévu pour dans environ 4,5 milliards d'années.