Galaxies et cosmologie

Pionnière du domaine, Françoise Combes est spécialiste de la dynamique des galaxies : mêlant observation et simulation numérique, elle cherche à comprendre la relation entre la forme des galaxies et leur histoire, et à décoder les différentes étapes de leur croissance. La physique des trous noirs est pour cela indispensable : les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies y jouent un rôle majeur.
Comment sont-ils alimentés ? Comment recrachent-ils de la matière ? Avec quelles conséquences sur la formation des étoiles au sein de la galaxie correspondante ? Que peut nous apprendre l'observation des quasars, ces galaxies dont le trou noir supermassif central est extrêmement actif, et qui émet une lumière mille fois plus forte que toutes les étoiles de la galaxie réunies ?
Les objets célestes les plus impressionnants de l'Univers sont ici décryptés par une pionnière de l'étude du cosmos.

Trous noirs et quasars

Pionnière du domaine, Françoise Combes est spécialiste de la dynamique des galaxies : mêlant observation et simulation numérique, elle cherche à comprendre la relation entre la forme des galaxies et leur histoire, et à décoder les différentes étapes de leur croissance. La physique des trous noirs est pour cela indispensable : les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies y jouent un rôle majeur. Comment sont-ils alimentés ? Comment recrachent-ils de la matière ? Avec quelles conséquences sur la formation des étoiles au sein de la galaxie correspondante ? Que peut nous apprendre l'observation des quasars, ces galaxies dont le trou noir supermassif central est extrêmement actif, et qui émet une lumière mille fois plus forte que toutes les étoiles de la galaxie réunies ? Les objets célestes les plus impressionnants de l'Univers sont ici décryptés par une pionnière de l'étude du cosmos.

Depuis les travaux d'Einstein sur la relativité générale au début du XXe siècle, nous savons que l'espace est en expansion ou en contraction. L'observation montre que les galaxies s'éloignent toutes les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance : c'est la loi d'expansion de Hubble. Comme d'autres, cette observation n'a fait que confirmer la théorie du « Big Bang », selon laquelle l'Univers a commencé dans un état extrêmement chaud et concentré : la nucléosynthèse primordiale. Grâce à la détection du fond cosmique, on a pu repérer que cet état, composé d'éléments légers comme l'hélium ou le deutérium, a connu d'infimes fluctuations de densité 400 000 ans après le Big Bang. Ce sont ces fluctuations qui ont donné naissance aux galaxies. Depuis 1998, nous savons que l'expansion de l'Univers s'accélère, à cause d'une mystérieuse énergie noire. Un surprenant voyage dans l'espace, et donc. dans le temps !

Le Big Bang

Depuis les travaux d'Einstein sur la relativité générale au début du XX siècle, nous savons que l'espace est en expansion ou en contraction. L'observation montre que les galaxies s'éloignent toutes les unes des autres à une vitesse proportionnelle à leur distance : c'est la loi d'expansion de Hubble. Comme d'autres, cette observation n'a fait que confirmer la théorie du « Big Bang », selon laquelle l'Univers a commencé dans un état extrêmement chaud et concentré : la nucléosynthèse primordiale. Grâce à la détection du fond cosmique, on a pu repérer que cet état, composé d'éléments légers comme l'hélium ou le deutérium, a connu d'infimes fluctuations de densité 400 000 ans après le Big Bang. Ce sont ces fluctuations qui ont donné naissance aux galaxies.
Depuis 1998, nous savons que l'expansion de l'Univers s'accélère, à cause d'une mystérieuse énergie noire.
Un surprenant voyage dans l'espace, et donc... dans le temps !

Le big bang

Pionnière du domaine, Françoise Combes est spécialiste de la dynamique des galaxies : mêlant observation et simulation numérique, elle cherche à comprendre la relation entre la forme des galaxies et leur histoire, et à décoder les différentes étapes de leur croissance. La physique des trous noirs est pour cela indispensable : les trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies y jouent un rôle majeur.

Comment sont-ils alimentés ? Comment recrachent-ils de la matière ? Avec quelles conséquences sur la formation des étoiles au sein de la galaxie correspondante ? Que peut nous apprendre l'observation des quasars, ces galaxies dont le trou noir supermassif central est extrêmement actif, et qui émet une lumière mille fois plus forte que toutes les étoiles de la galaxie réunies ?

Les objets célestes les plus impressionnants de l'Univers sont ici décryptés par une pionnière de l'étude du cosmos.

Notre connaissance de la Voie lactée a été profondément renouvelée depuis une dizaine d'années suite aux résultats du satellite astrométrique HIPPARCOS et aux grands relevés stellaires. Bien des concepts que l'on croyait bien établis se sont effondrés, pour être remplacés par d'autres qui vont dans le sens d'une plus grande complexité : en particulier, la mise en évidence des migrations radiales des étoiles vient brouiller l'image simpliste que l'on avait du disque galactique. Certains sujets ont fait d'énormes progrès, par exemple la physique du centre de la Voie lactée avec son trou noir massif, mais d'autres problèmes subsistent, comme la nature de la matière noire qui semble exister dans notre Galaxie. Cet ouvrage fait le point des connaissances actuelles sur la Voie lactée, présentées d'une manière aussi simple et didactique que possible. Les notions de base sont toujours rappelées, ce qui rend son accès possible aux lecteurs n'ayant pas de formation approfondie en astronomie. Cet ouvrage de base servira pour mieux comprendre les résultats attendus de Gaia, qui vont arriver dans quelques années après le lancement en 2013.

La voie lactée

Dans le domaine des galaxies et de la cosmologie, ces dernières années ont connu des avancées fulgurantes, permettant de voir en direct l'évolution des galaxies depuis leur naissance peu après le Big-Bang. Il est possible aujourd'hui de voir les galaxies telles qu'elles étaient dans leur jeune âge. Ces avancées nous ont aussi livré de nouveaux mystères : les galaxies que nous voyons dans le ciel ne représentent qu'une petite partie du contenu de l'univers, dont l'essentiel serait de l'énergie noire, en plus de la matière noire, de nature toujours inconnue... Malgré cela, nous arrivons à mieux comprendre comment les galaxies se forment, assemblent leur masse, forment leurs étoiles, et accumulent de la matière en leur centre, dans des trous noirs supermassifs, dont l'activité se réveille de temps en temps pour donner le phénomène ultra-lumineux des quasars. Même notre galaxie, la Voie lactée, nous réserve beaucoup de surprises, et on ne compte plus ses nouveaux compagnons et satellites, dont une grande partie est en train d'être digérée, pour former le halo stellaire. Cet ouvrage fait le point sur ces grandes connaissances ainsi que sur les recherches en cours.

Galaxies et cosmologie

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