Histoire de la cosmologie - UNIGE

Histoire de la cosmologie

Un cours offert aux étudiants de la Faculté des Lettres,

de la Faculté de Biologie et de médecine, de la Faculté des Hautes études commerciales, de la Faculté de Géosciences et environnement,

de la Faculté des Sciences sociales et politiques et de la Faculté de Théologie et de sciences des religions

de l’Université de Lausanne

dans le cadre de « Sciences au carré »


Prof. Georges Meylan

Laboratoire d’astrophysique Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Site web du laboratoire et du cours : http://lastro.epfl.ch


le vendredi 19 mai 2017 le cours aura lieu de 13h00 à 15h10

dans l’auditoire I du Cubotron = BSP

Site web du cours : http://lastro.epfl.ch

Histoire de la cosmologie le vendredi 19 mai 2017 le cours aura lieu de 13h00 à 15h10

dans l’auditoire I du Cubotron = BSP


le dernier cours aura lieu le vendredi 26 mai 2017

de 13h00 à 15h10

dans la salle 2097 de l’Anthropole avec la présence de la Radio Télévision Suisse



examen écrit portant sur la matière du cours vendredi 9 juin 2017

de 13h15 à 15h00

dans l’auditoire Internef # 263


Histoire de la cosmologie 10 – Etoiles et galaxies

10.1 Etoiles et amas d’étoiles

10.2 Naissance des étoiles 10.3 Diagrammes H-R et C-M

10.4 Mort des étoiles 10.5 Nébuleuse ou galaxie

10.6 La Voie lactée, notre Galaxie 10.7 Classification morphologique des galaxies

10.8 Groupes et amas de galaxies

Voir le fichier 10-EtoilesetGalaxies.pdf sur le site web du laboratoire et du cours : http://lastro.epfl.ch

Histoire de la cosmologie 10 – Etoiles et galaxies

Bibliographie succincte

•  CELNIKIER, Ludwik M. Find a Hotter Place ! A History of Nuclear Astrophysics. London : World Scientific, 2006.

•  CHABERLOT, Frédéric. La Voie Lactée : Histoire des conceptions et des modèles de notre Galaxie des temps anciens aux années 1930. Paris : CNRS Editions, 2003.

•  COLLIN-ZAHN, Suzy. Des quasars aux trous noirs. Paris : EDP, 2009. •  LEQUEUX, James. Naissance, évolution et mort des étoiles. Paris: EDP, 2011 •  LUMINET, Jean-Pierre. Le destin de l’Univers. Paris : Fayard, 2006.

10.1 Etoiles et amas d’étoiles

rayon = 700’000 km à 150’000’000 km de la Terre

APOD 2010 April 18 Grande éruption solaire Satellite Stereo NASA

rayon = 700’000 km à 150’000’000 km de la Terre

APOD 2010 April 18 Grande éruption solaire Satellite Stereo NASA

Notre Soleil est une étoile isolée

PointSpreadFunc0on=PSFFonction d’étalement du point : PSF Point Spread Function

Un amas ouvert tel que les Pléiades contient quelques centaines d’étoiles

Amas ouvert h et χ Per

L’amas globulaire 47 Tucanae

Un amas globulaire contient quelques millions d’étoiles

Un amas globulaire tel que ω Centauri contient quelques millions d’étoiles

WFI camera at the 2.2-m MPG-ESO telescope at La Silla Observatory






l’amas globulaire géant Omega Centauri VST ESO Paranal Chili

June 2011


June 2011


June 2011

Visible/infrared comparison views of the newly discovered globular cluster VVV CL001

ESO VISTA October 2011

Problème à N corps

Let a number, N, of particles interact classically through Newton's Laws of Motion and Newton's inverse square Law of Gravitation. The resulting equations of motion provide an approximate mathematical model with numerous applications in astrophysics, including the motion of the moon and other bodies in the Solar System (planets, asteroids, comets and meteor particles); stars in stellar systems ranging from binary and other multiple stars to star clusters and galaxies; and the motion of dark matter particles in cosmology. For N=1 and N=2 the equations can be solved analytically. The case N=3 provides one of the richest of all unsolved dynamical problems -- the general three-body problem. For problems dominated by one massive body, as in many planetary problems, approximate methods based on perturbation expansions have been developed. In stellar dynamics, astrophysicists have developed numerous numerical and theoretical approaches to the problem for larger values of N, including treatments based on the Boltzmann equation and the Fokker-Planck equation; such N-body systems can also be modelled as self-gravitating gases, and thermodynamic insights underpin much of our qualitative understanding.

Douglas Heggie http://fr.arxiv.org/abs/astro-ph/0503600v2

Les trois lois de la mécanique newtonienne

•  Lex prima : de Newton Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement rectiligne

uniforme à moins que quelque force n’agisse sur lui et ne le contraigne à changer d’état »

•  Lex secunda : de Newton Les changements qui arrivent dans le mvt sont proportionnels à la force

motrice et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée »

•  Lex tertia : de Newton L’action est toujours égale et opposée à la réaction, i.e., que les actions de

deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales et de direction opposées »

Problème à deux corps Problème à deux corps

Problème à deux corps Problème à deux corps

Problème à deux corps

10.2 Naissance des étoiles IC 2948 / IC 2944

Running Chicken Nebula

Gum 39 & Gum 41

Zoom into IC 2948 showingagroupofthickclouds

ofdustknownastheThackeray

globules

effondrement gravitationnel de nuages de gaz et de poussière

la turbulence crée une hiérarchie de condensations

comme la turbulence diminue localement, la contraction s’amorce dans chacune des condensations

comme la turbulence diminue localement, la contraction s’amorce dans chacune des condensations

tandis que des régions se contractent, des condensations individuelles s’effondrent et forme des étoiles




dans les amas d’étoiles denses, des condensations peuvent fusionner lors de leur effondrement et donc contenir plusieurs proto-étoiles





dans les amas d’étoiles denses, les effets dynamique à N-corps influencent la croissance des masses

les rencontres gravitationnelles peuvent induire l’éjection d’étoiles

les vents stellaires mettent fin à la formation d’étoiles

il résulte un amas d’étoiles, parfois entouré d’une région HII

NGC 602 in the LMC Hubble NASA/ESA

30 Doradus HST NASA/ESA M78 VISTA/ESO

Equilibre hydrostatique Durant la séquence principale, l'étoile est en équilibre hydrostatique, elle subit deux forces qui s'opposent et la maintiennent en équilibre : d'une part les réactions thermonucléaires qui ont lieu au cœur de l'étoile exercent une pression (gazeuse et radiative) qui tend à la faire augmenter de volume, ce qui entraîne une diminution de la température de l'étoile ; d'autre part les forces de gravité reprennent le dessus lorsque la pression (gazeuse et radiative) diminue, elles ont tendance à la faire se contracter et donc à augmenter la température de l'étoile, de sorte que les réactions nucléaires s'intensifient et que la pression (gazeuse et radiative) augmente à nouveau.

en tout point, le gradient de pression équilibre la gravitation

Equilibre hydrostatique

en tout point, le gradient de pression équilibre la gravitation

La constellation d’Orion contient une pouponnière d’étoiles

La constellation d’Orion

La nébuleuse d’Orion vue par le Hubble Space Telescope

Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 1995

visible

Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 2015 Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 2015

IR

Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 2015

VISIBLE IR

Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA

2015 WFC3 1995 WFPC2

Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 1995 Gas in the Eagle Nebula (M16) : Pillars of Creation in a Star-Forming Region NASA/ESA 2015

Carina HST NASA/ESA formation d’une étoile et d’un disque, lieu de futures planètes

HST NASA/ESA

Herbig-Haro 110 is a geyser of hot gas from a newborn star that splashes up against and ricochets off the dense core of a cloud of molecular H. NASA/ESA 3 July 2012

Illustration of disk evolution in relation to planet formation

Planet formation: this image illustrates a protoplanetary disk undergoing spiral wave instabilities as it would appear using a millimeter wave telescope.

Numerical simulations Indiana University 2004

Today, it is generally thought that planets formed by the hierarchical accretion of larger and larger sized bodies, from dust to planets.

Artist vision

HL Tauri : the sharpest image ever taken by ALMA showing the protoplanetary disc surrounding the young star HL Tauri.

These new ALMA observations reveal substructures within the disc that have never been seen before and even show the possible positions of planets forming in the dark patches within the

system. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

ALMA Nov. 2014

This is a composite image of the young star HL Tauri and its surroundings using data from ALMA (enlarged in box at upper right) and the NASA/ESA Hubble Space

Telescope (rest of the picture). This is the first ALMA image where the image sharpness exceeds that normally attained with Hubble.

Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Hubble (NASA/ESA) Nov. 2014

TW Hydrae reveals the classic rings and gaps that signify planets are in formation in this system

ALMA March 2016

TW Hydrae reveals the classic rings and gaps that signify planets are in formation in this system

ALMA March 2016

Les étoiles nous apparaissent globalement sous deux formes différentes

•  Les étoiles « proches » sont dites « résolues » lorsqu’elles sont observées comme des points lumineux séparés les uns des autres. On peut les mesurer individuellement : leurs luminosités individuelles, leurs températures de surface individuelles, leurs vitesses individuelles, etc.

•  Les étoiles « éloignées » sont dites « non-résolues » lorsqu’elles apparaissent comme une lumière diffuse provenant de points lumineux trop éloignés pour être distinguables les uns des autres. On ne mesure que les propriétés intégrées sur un grand nombre : leur luminosité intégrée (valeurs individuelles sommées), leur température de surface intégrée (valeurs individuelles moyennées), leurs vitesses intégrées (valeurs individuelles moyennées).

•  Ces quantités physiques, individuelles ou moyennées, sont à la base de nos connaissances astrophysiques des étoiles et des galaxies.

10.3 Diagrammes H-R et C-M

Wide-field view of the sky around the globular star cluster Messier 55

Visible and IR image of the globular star cluster Messier 55

ESO VISTA 22 May 2012

Visible and IR image of the globular star cluster 47 Tucanae

ESO VISTA 10 Janvier 2013

NASA/ESA Hubble Space Telescope

image of the globular cluster NGC 104

or 47 Tucanae

part of the constellation

of Tucana (The Toucan)

in the southern sky.

After Omega Centauri, it is the brightest

globular cluster in the night sky,

hosting hundreds of thousands of stars.

Evolution stellaire Deux diagrammes (l’un théorique, l’autre observationnel) permettent d’étudier les populations stellaires. Ils ont aidé, vers le milieu du 20e siècle, à établir la théorie de l'évolution stellaire. Théorique : le diagramme de Hertzsprung-Russell (HRD) est un graphe montrant la luminosité d'un ensemble d'étoiles en fonction de leur température effective. Luminosité vs. Température ( L vs. Teff ) Observationnel : le diagramme Couleur-Magnitude (CMD) est un graphe montrant la magnitude (luminosité) d'un ensemble d'étoiles en fonction de leur indice de couleur B-V (température effective). Magnitude vs. Indice de couleur (mV vs. B-V)

CMD color-magnitude

diagram

HRD

Hertzsprung-Russell diagram

CMD color-magnitude

diagram

41453 étoiles

mesurées par le satellite Hipparcos

de l’ESA

Centre de l’amas globulaire ω Centauri HST – WF3

ce que les astronomes voient

1) Main Sequence 2) SubGiant

Branch

3) Red Giant Branch

4) Horizontal Branch

5) White Dwarf Sequence

ce que les astronomes voient

1) Main Sequence 2) SubGiant

Branch

3) Red Giant Branch

4) Horizontal Branch

5) White Dwarf Sequence

température T

lum

inos

ité

L

il est facile d’identifier les étoiles RGB

WDs

SGB

HB

MSTO

Red Dwarfs

BSs

l'âge est indiqué via le logarithme du nombre d’années

Isochrones stellaires

1 milliard d'années

10 milliard d'années

1 million d'années

diagrammes couleur-magnitude de quelques amas ouverts

diagrammes couleur-magnitude de deux amas ouverts diagramme couleur-magnitude d’un amas globulaire

HB RGB

TO SGB

WD

MS

The triple main sequence of the globular cluster NGC 2808

Kalirai J S , Richer H B Phil. Trans. R. Soc. A 2010;368:755-782

©2010 by The Royal Society






La galaxie Centaurus A MPG/ESO 2.2-m La Silla

10.4 Mort des étoiles

A sequence of six images taken by the HST / ACS shows a probe of the three-dimensional structure of the shells of dust surrounding the aging star V838 Monocerotis. The sequence reveals

dramatic changes in the way a brilliant flash of light from the star is reflecting off surrounding dusty cloud structures. The effect, called a light echo, has been unveiling never-before-seen dust

patterns ever since the star suddenly brightened for several weeks in early 2002. NASA - ESA V838 Mon HST – 20 May 2002 HST / ACS NASA - ESA

« explosion » lente

V838 Mon HST - 2 Sept. 2002 HST / ACS NASA - ESA V838 Mon HST – 28 Oct. 2002 HST / ACS NASA - ESA

V838 Mon HST - 17 Dec. 2002 HST / ACS NASA - ESA The Cat's Eye Nebula : Dying Star Creates Fantasy-like Sculpture of Gas and Dust NASA/ESA

The Cat's Eye Nebula : Dying Star Creates Fantasy-like Sculpture of Gas and Dust NASA/ESA The Eskimo Nebula (NGC 2392) NASA/ESA

The planetary nebula Abell 33 ESO VLT

The Butterfly Nebula Hubble NASA / ESA

With its wingspan over 3 light-years, NGC 6302 lies about 4,000 light-years

Astronomers using the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) have discovered a totally unexpected spiral structure in the material

around the old star R Sculptoris, a red giant.

Astronomers using the Atacama Large Millimeter Array (ALMA) have discovered a totally unexpected spiral structure in the material around the old star R Sculptoris.

This is the first time that such a structure, along with an outer spherical shell, has been found around a red giant star. It is also the first time that astronomers could get full

three-dimensional information about such a spiral.

The strange shape was probably created by a hidden companion star orbiting the red giant. This work is one of the first ALMA early science results to be published and it

has been published in the journal Nature.

video explosion Supernova Type Ia

The Helix Nebula VISTA/ESO

une belle application de la conservation du moment cinétique

La nébuleuse du Crabe

« explosion » catastrophique novae et super-novae

While many other images of the Crab Nebula have focused on the filaments in the outer part of the nebula, this image shows the very heart of the Crab Nebula including the central neutron star, which is the

rightmost of the two bright stars near the centre of this image. The rapid motion of the material nearest to the central star is revealed by the subtle rainbow of colours in this time-lapse image, the rainbow effect

being due to the movement of material over the time between one image and another. une belle application de la conservation du moment cinétique

Le cœur de la nébuleuse du Crabe HST NASA-ESA 7 July 2016

Etoiles à neutrons et pulsars


La nébuleuse du Crabe

Crab Nebula

Multiwavelength image

NASA/ESA May 2017

Crab Nebula

Multiwavelength image

NASA/ESA May 2017

Etoiles à neutrons et pulsars une belle application de la conservation du moment cinétique

Les étoiles à neutrons se forment lors de l’effondrement, sous sa propre gravitation, de l’intérieur d’une étoile massive, pour atteindre un très petit rayon et donc une très grande densité.

Supposons le noyau d’une telle étoile ayant le rayon du Soleil R¤ = 7 × 105 km avant l’effondrement, mais d’une masse double de celle du Soleil, effectuant une rotation en 10 jours. Si ce noyau s’effondre en une étoile à neutrons de 10 km de rayon, qu’elle est sa nouvelle vitesse de rotation ?

L’étoile est supposée uniforme pour tout temps t. L’étoile isolée (pas de forces externes)

permet d’utiliser la conservation du moment angulaire : car il n’y a pas de perte de masse m = cte. La fréquence f = ω/(2π) ⇒

€

IΔ = mα dα2

α

∑

€

LΔ = IΔ ω

€

ω f = Ii

If

ω i =

25MiRi

2

25Mf Rf

2

#

$

% % %

&

'

( ( ( ω i =

Ri2

Rf2 ω i

€

Ii ω i = I f ω f

€

f f =7 ×105 km10 km

#

$ %

&

' (

21 rev

10 j(24h / j)3600(s /h)= 6 ×103 rev /s

Etoiles à neutrons et pulsars


une supernova : avant et après

SN 1987A dans le Grand Nuage de Magellan

SN 1987A HST NASA-ESA

SN 1987A HST NASA-ESA

Les principaux constituants de notre Galaxie:

le Soleil et les autres étoiles

10.5 Nébuleuses ou Galaxies

Hubble

•  FRC:

dévoile la nature réelle des nébuleuses : extragalactiques 1925-1929 Edwin Hubble 1889-1953

galaxies

Jusqu’en 1925 confusion entre des objets de natures totalement différentes

Tout change avec la découverte de céphéides par Edwin Hubble dans trois nébuleuses:

100-inch Hooker telescope, 1917, Mount Wilson

galaxies

planetarynebulanébuleuse planétaire IC 418 ACS Hubble Space Telescope

galaxies

galaxiesgalaxie NGC 7742

ACS Hubble Space Telescope NASA/ESA

Messier 31 ≡ galaxie d’Andromède

~ 200 milliards d’étoiles

en 1925, 1926, 1929 (NGC6822, M33, M31) Hubble fait passer ces 3 objets du rang de nébuleuses locales à celui de systèmes stellaires extragalactiques

« Cela confirme la théorie des Univers-îles »


diamètre = 50 kpc = 50’000 pc = 1’600’000’000’000’000’000 km = 1.6 1018 km

1 pc = 3.26 al = 31’000’000’000’000 km = 3.1 1013 km


une galaxie spirale semblable à notre galaxie la Voie lactée

10.6 La Voie lactée, notre galaxie

La Voie lactée depuis le Creux-du-Van

La Voie lactée depuis le Creux-du-Van La Voie lactée depuis Paranal Chili

La Voie lactée depuis Paranal Chili La Voie lactée depuis Paranal Chili

La Voie lactée et le Centre galactique depuis Paranal Chili

Introduction à l’astrophysique: Structure et dynamique de la Voie Lactée

Centre de notre Galaxie observé dans l’IR

Introduction à l’astrophysique: La Voie Lactée

Variations

de la luminosité des étoiles proches du centre galactique

Introduction à l’astrophysique: La Voie Lactée

Variations de la position des étoiles proches du centre galactique


Orbite d’une étoile autour du centre galactique SgrA


Masse de l’objet central SgrA dans notre Galaxie : un très probable trou noir de 2.6 millions de masses solaires

Trous noirs stellaires de 5 à 30 masses solaires Trous noirs supermassifs de 105 à 1011 masses solaires

This spectacular edge-on galaxy, called ESO 243-49, is home to an intermediate-mass black hole that may have been purloined from a cannibalised dwarf galaxy. The black hole, with an estimated mass

of 102 – 105 Suns, lies above the galactic plane. This is an unlikely place for such a massive back hole to exist, unless it belonged to a small galaxy that was gravitationally torn apart by ESO 243-49.

Star cluster surrounds wayward black hole in cannibal galaxy ESO 243-49

Croquis de la Voie lactée Notre Galaxie vue de l’intérieur

La surface de la Terre 14Sept.2009hCp://www.gigagalaxyzoom.org

The southern plane of the Milky Way from the ATLASGAL survey

A spectacular new image of the Milky Way has been released to mark the completion of the APEX Telescope Large Area Survey of the Galaxy (ATLASGAL). The APEX telescope in Chile has mapped the full area of the Galactic Plane visible from the southern hemisphere at submillimetre wavelengths

between infrared light and radio waves. The new finely detailed images complement those from recent space-based surveys. The pioneering 12-m APEX telescope allows astronomers to study the cold Universe : gas and dust only a few tens of degrees above absolute zero. The APEX data, at a wavelength of 0.87 mm, shows up in red and the background blue image was imaged at shorter infrared wavelengths by the NASA Spitzer Space Telescope as part of the GLIMPSE survey. The fainter extended red structures come from

complementary observations made by ESA Planck satellite. Many of the most prominent objects are named and the parts of the galaxy that are shown in the three slices are indicated at the right.

Credit: ESO/APEX/ATLASGAL NASA/ESA

The southern plane of the Milky Way from the ATLASGAL survey


une galaxie spirale M81 (NGC 3031)

10.7 Classification morphologique

des galaxies spirales – elliptiques – irrégulières

Classification morphologique des galaxies selon la séquence de Hubble

son observation dévoile l’évolution des galaxies

Notre univers est en expansion à partir d’une phase dense et chaude

Cette phase initiale a eu lieu voilà environ 14 milliards d’années

Classifications des galaxies

Localement, beaucoup de spirales et peu d’irrégulières

Dans le passé, moins de spirales et beaucoup d’irrégulières La galaxie sphéroïdale naine (dSph) Fornax ESO WFI 2.2-m

La galaxie sphéroïdale naine Leo I distance ~ 250 kpc

La galaxie sphéroïdale naine Pegasus

NGC 1132 HST NASA/ESA

Une galaxie cD, elliptique géante

NGC 1132 HST NASA/ESA

Une galaxie cD, elliptique géante





Une galaxie elliptique cD M87 et plusieurs compagnons elliptiques

NGC 1316 ESO-VLT

Une galaxie elliptique trou noir supermassif de � 109 masses solaires dans le centre de M104 = NGC 4594 Kormendy 1996 ApJ 473 L91

NGC 7049

M101 HST NASA/ESA NGC 1300 HST NASA/ESA

NGC 1300 HST NASA/ESA NGC 1300 HST NASA/ESA

M109 NOAO

Une galaxie spirale barrée

galaxie spirale NGC 2217 BVR ESO 3.6m

galaxie spirale Messier 95 BVR ESO VLT La Galaxies M81 observée avec HST

La Galaxies M81 observée avec HST La Galaxies M81 observée avec HST (visible), Galex (UV) et Spitzer (IR)

La Galaxies M81 observée avec HST (visible), Galex (UV) et Spitzer (IR)

La Galaxies M81 observée avec HST

La Galaxies M81 observée avec HST (visible), Galex (UV) et Spitzer (IR)

La galaxies spirale NGC 891

APOD 1 March 2010

Une galaxie irrégulière : le Grand Nuage de Magellan UGC10214 Tadpole et 6,000 autres galaxies

HST-ACS NASA-ESA 3.2'×4.0'

Sloane Digital Sky Survey UGC10214 Tadpole et 6,000 autres galaxies

HST-ACS NASA-ESA 3.2'×4.0'

The disturbed galactic duo NGC 3169 and NGC 3166 WFI ESO La Silla Chile April 2011

a pair of

interacting galaxies called

Arp 273

HST NASA/ESA April 2011

NGC 3314A and B A Trick of Perspective — Chance Alignment Mimics a Cosmic Collision

HST NASA/ESA June 2012

Cluster of young, blue stars encircling HLX-1, a possible intermediate-mass black hole, 102 – 105 M¤ which may once have been at the core of a now-disintegrated dwarf galaxy.

NGC 2623 = Arp 243

HST NASA/ESA October 2009

NGC 4676 The Mice Galaxies HST NASA/ESA

Voir le site web : http://terpsichore.stsci.edu/~summers/viz/mhs/

simulations numériques

NGC 7252 = Arp 226 Very deep image produced by ESO Wide Field Imager

on the MPG/ESO 2.2-metre telescope at ESO La Silla Observatory Chile.

Nov 2010



Nov 2010



Nov 2010

Queues de marée entourant NGC 5907 qui ne sont que les débris d’une galaxie naine après collision

NGC 4696, the largest galaxy in the Centaurus Cluster (Abell 3526)

ACS NASA/ESA Hubble Space Telescope

Centaurus A NGC 5128 Colour composite image revealing the lobes and jets emanating from the active galaxy central black hole. This is a composite of images obtained with three instruments, operating at very different wavelengths. (i) The submillimetre data, from APEX (in orange). (ii) The X-ray data from Chandra (in blue). (iii) Visible light data from the WFI show the background stars and the galaxy true colour.

Overlapping Galaxies 2MASX J00482185-2507365

HST-ACS NASA-ESA

Monster Galaxy Lacks a Bright Core The giant elliptical galaxy in the center of this image, taken by NASA's Hubble Space Telescope, is the most massive and brightest member of the galaxy cluster Abell 2261.

Spanning a little more than one million light-years, the galaxy is about 10 times the diameter of our Milky Way galaxy. The bloated galaxy is a member of an unusual class of galaxies with a diffuse core filled with a fog of starlight. Normally, astronomers would expect to see a concentrated peak of light around a central black hole. The Hubble observations revealed that the galaxy's puffy core, measuring about 10,000 light-years, is the largest yet seen.

The observations present a mystery, and studies of this galaxy may provide insight into how black hole behavior may shape the cores of galaxies.

Astronomers used Hubble's Advanced Camera for Surveys and Wide Field Camera 3 to measure the amount of starlight across the galaxy, dubbed A2261-BCG. Abell 2261 is located three billion light-years away.

The observations were taken March to May 2011. The Abell 2261 cluster is part of a multi-wavelength survey called the Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble (CLASH).

10.8 Groupes et amas de galaxies

Hickson compact group 40 Hickson compact group 87

Abell 1689 HST ACS zamas = 0.182 σa= 1848 ± 166 km s-1 Très fortes indications de la présence de grandes quantités de matière sombre

Image HST profonde tint = 13.2 heures

Un amas de galaxies Autour de l'amas de galaxies RCS2 032727-132623

apparaissent des mirages bleutés d’une galaxie lointaine

Hubble NASA/ESA

Matière visible et matière sombre dans l’amas de galaxies Abell 1689

•  FRC :

A candidate protocluster at redshift z ≈ 8 a cluster of galaxies in the initial stages of development, the most distant such grouping in the early Universe

In a sky survey made in near-infrared light Hubble has spotted five galaxies clustered together. They are so distant that their light has taken 13.1 billion years to reach us.

These galaxies are among the brightest galaxies at that early stage of the Universe’s history. They are also very young: we are seeing them just 600 million years after the Big Bang.

NASA/ESA Hubble Space Telescope

séparateur HUDF: Hubble Ultra Deep Field (March 2004) Image la plus profonde de l’univers HST/ACS Filtres B,V,I + 400 orbites

The Hubble Ultra Deep Field 2012 High-redshift galaxy

candidates in the

Hubble Ultra Deep Field 2012

Astronomers using the NASA/ESA Hubble Space Telescope

have uncovered seven primitive galaxies from a distant population

that formed more than 13 billion years ago.

In the process, their observations have put forward a candidate for

the record for the most distant galaxy found to date (at redshift 11.9),

and have shed new light on the earliest years

of cosmic history. The galaxies are seen as they were

when the Universe was less than 4 percent of its present age.

NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team

Vision d’artiste d’un quasar 3C 348 = Hercules A : image réelle de l’environnement d’un trou noir

NASA/ESA/VLA Hubble Dec 2012

ULAS J1120+0641, the most distant quasar, with z = 7.085 Mortlock et al. 2011, Nature, 474, 616

This image was created from images taken from surveys made by both the Sloan Digital Sky Survey and the UKIRT Infrared Deep Sky Survey.

The quasar appears as a faint red dot close to the centre. This quasar is powered by a black hole with a mass two billion times that of the Sun.

It is seen as it was just 770 million years after the Big Bang.

ULAS J1120+0641, the most distant quasar, with z = 7.085 Mortlock et al. 2011, Nature, 474, 616

Spectrum of the quasar with emission lines displaying a redshift z = 7.085

A Hubble Space Telescope image of the farthest

spectroscopically confirmed galaxy observed to date

(in the CANDELS Cosmic Assembly NIR

Deep Extragalactic Legacy Survey).

NASA Spitzer Space Telescope also observed

this galaxy. The Keck Observatory was used to obtain a spectroscopic

redshift z=7.7, extending the previous

redshift record. The galaxy existed over 13

billion years ago. NASA/ESA May 2015

This image shows the position of the most distant galaxy discovered so far within a deep sky Hubble Space Telescope survey called GOODS North

(Great Observatories Origins Deep Survey North). The survey field contains tens of thousands of galaxies stretching far back into time.

The remote galaxy GN-z11, shown in the inset, existed only 400 million years after the Big Bang, when the Universe was only 3 percent of its current age. It belongs to the first generation of galaxies in the Universe and its discovery provides new insights into the very early Universe. This is the first time that the distance of an object so far away has been measured from its spectrum, which makes the measurement extremely reliable.

NASA / ESA March 2016

NASA / ESA March 2016

Les principaux constituants de l’Univers:

les galaxies et les amas de galaxies

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Histoire de la cosmologie - UNIGE