Alors là, mon frère, tiens-toi bien : on va faire dans le gigantisme, l’ultra gigantisme ! On va jouer dans la plus haute catégorie de boxe astronomique. Nous allons rencontrer une galaxie titanesque, la plus grande jamais découverte à ce jour et dont les dimensions sont difficiles à assimiler.
SOMMAIRE (clique sur la partie que tu veux lire)
LA PLUS GRANDE, PLUS QUE IC 1101 ?
TOUTES CES DISTANCES EN ANNÉE LUMIÈRES, ÇA SE CONCRÉTISE COMMENT ?
QUELLES SONT LES MESURES UTILISÉES EN ASTRONOMIE ?
COMMENT SONT MESURÉES LES DISTANCES ASTRONOMIQUES ?
QU’EST-CE QU’UNE RADIOGALAXIE ?
COMMENT CALCULE-T-ON LA TAILLE D’UNE GALAXIE ?
ALORS, QUI EST CETTE BEAUTÉ D’ALCYONÉE ?
Formation des lobes d’Alcyonée
Quelques mots sur sa galaxie hôte
Surprise, surprise…ou fax news ?
Un peu de mythologie, ça ne fera pas de mal, quand même…
Soyons polis, procédons aux présentations. Cette bestiole s’appelle Alcyoneus, ou Alcyonée, ou SDSS J081421.68+522410.0. Elle prospère en fumant sa pipe devant sa télé dans la grande, mais faible (car ne contenant que peu d’étoiles) constellation du Lynx. Cette dernière est dans l’hémisphère nord près de la Grande Ourse.
Comme je sais que tu aimes les précisions sinon tu vas bouder toute la journée, notre amie Alcyonée se trouve, dans la constellation du Lynx comme dit ci-dessus, dans son nord, dans la région située entre Muscida (elle-même se trouvant au museau du Grand Ours) et la géante orange Alsciaukat :
LA PLUS GRANDE, PLUS QUE IC 1101 ? 
La plus grande, dis-tu ami passionné ? Oui, jusqu’à février 2022. Mais les découvertes en astronomie étant presque quotidiennes, à quand la prochaine « plus grande » ?
Et oui, jusqu’en février 2022, la plus grande était, et ce pendant des décennies, IC 1101 considérée comme la reine incontestée de la démesure.
IC 1101 est une galaxie elliptique supergéante située au centre du superamas de galaxies Abell 2029. Elle abrite plus de 100 000 milliards d’étoiles et sa masse est 2 000 fois supérieure à celle de la Voie Lactée. T’imagines le colosse déjà, ma cousine préférée ? IC 1101 était, jusqu’en 2022, la plus grande galaxie de l’univers, mais voilà, la pauvre, elle perd sa médaille d’or depuis qu’elle est détrônée par Alcyonée. Elle ne doit plus en dormir, grave (comme disent les jeunes maintenant).
IC 1101 a un diamètre entre 4 et 6 millions d’années-lumière en incluant son immense halo diffus. À titre de comparaison, notre Voie lactée ne mesure qu’environ 100 000 années-lumière. La pauvre…
Pour te donner une idée de IC 1101 par rapport à notre Voie Lactée, voilà :
TOUTES CES DISTANCES EN ANNÉE LUMIÈRES, ÇA SE CONCRÉTISE COMMENT ?
C’est tout simple, ami. Je te renvoie à mon petit quiz récent dans Résistance Républicaine où il était posé, à la 4ème question ceci : L’Année-lumière sert à mesurer : la distance, le temps, la vitesse ? Bien sûr, il s’agit de la distance.
La lumière se déplace à, environ, 300 000 km/s. Donc, pour une année, tu multiplies 300 000 par le nombre de secondes dans une année, ce qui fait qu’une année-lumière correspond à environ 9 461 milliards de kilomètres parcourus par la lumière dans le vide en une année. Ensuite, tu appliques aux distances annoncées en multipliant 9 461 milliards par le nombre d’année-lumière.
Quelques distances :
– Grande galaxie d’Andromède (M31) – environ 2,2 millions d’années‑lumière. Donc, égale à 9 461 milliards de kilomètres X 2,2 millions.
– Grand Nuage de Magellan (LMC) – environ 160 000 années‑lumière. Donc, égale à 9 461 milliards de kilomètres X 160 000.
– Galaxie du Triangle (M33) – environ 2,7 millions d’années‑lumière. Elle fait partie du même groupe de galaxies que la Voie lactée et Andromède. Donc, égale à 9 461 milliards de kilomètres X 2,7 millions.
– Amas de la Vierge (Virgo Cluster) – environ 54 millions d’années‑lumière. Il y a d’autres amas de galaxies majeur, mais celui-là est le plus proche de nous. Donc, égale à 9 461 milliards de kilomètres X 54 millions.
– Amas de Coma – environ 370 millions d’années‑lumière. C’est un amas massif contenant des milliers de galaxies. Donc, égale à 9 461 milliards de kilomètres X 370 millions.
– Notre petite chérie Alcyoneus est située à, environ, 3,5 milliards d’années-lumière de la Terre, dans la constellation boréale du Lynx. Elle est donc à 9 461 milliards de kilomètres X 3,5 milliards. Quand tu auras fini de calculer pour savoir combien cela fait de kilomètres, merci de m’envoyer une carte postale pour me le dire. Alcyonée est invisible pour les télescopes amateurs.
Comme il existe des milliards de galaxies, je te propose d’arrêter là ces exemples. Qu’en penses-tu ?
QUELLES SONT LES MESURES UTILISÉES EN ASTRONOMIE ?
Il va de soi que les astronomes ont inventé d’autres distances pour faciliter les choses. Les voici :
COMMENT SONT MESURÉES LES DISTANCES ASTRONOMIQUES ?
Le texte en italique rouge dans le cadre ci-dessous donne quelques précisions supplémentaires techniques sur la mesure des distances astronomiques. Tu peux ne pas le lire, il n’influencera pas la suite de la lecture de l’article. Dans ce cas, reprends après ce cadre, la lecture en lettres noires et droites.
Puisqu’on y est, un petit renseignement sur la façon dont sont mesurées les distances astronomiques.
Bon, tu t’en doutes, ce n’est pas ce qu’il y a de plus simple. Il y a plusieurs façons de mesurer la distance d’un objet par rapport à la Terre. Allez, on résume ça mordu d’astronomie. Voici les principales :
• Pour le Système solaire : Le Radar
Concernant les planètes et astéroïdes, on utilise le radar. On envoie une onde radio vers un objet et on mesure le temps qu’elle met pour revenir après avoir rebondi. Comme la vitesse de la lumière est constante, le calcul est simple :
Distance = C x T / 2 (où « C » est la vitesse de la lumière et « T » le temps du trajet aller-retour)..
• Les étoiles proches : La Parallaxe stellaire
C’est la seule méthode géométrique directe. Fais une petite expérience, ami. Tends ton pouce et ferme alternativement l’œil gauche puis l’œil droit, ton pouce semble bouger par rapport au décor. Et bien, les astronomes font la même chose en observant une étoile à 6 mois d’intervalle (quand la Terre est aux deux extrémités opposées de son orbite). Plus le déplacement apparent de l’étoile est grand, plus elle est proche.
La formule de base est : d = 1/p (où « d » est la distance en parsecs et « p » l’angle de parallaxe en secondes d’arc. Au-delà de quelques milliers d’années-lumière, cet angle devient trop petit pour être mesuré, même avec des satellites ultra-précis comme Gaia.
Tout va bien, mon ami astronome ? Oui, alors, c’est parti, on continue notre article.
• Distances des Céphéides
La plus ancienne et plus connue des méthodes de détermination, utilisée en premier par Edwin Hubble en 1922 pour déterminer la distance de la Galaxie de Andromede. Cette méthode se base sur les étoiles variables de type Céphéïde qui sont des étoiles géantes jaunes qui oscillent. La luminosité de ces étoiles est directement proportionnelle à leur période de pulsation (de l’ordre de quelques jours. En mesurant leurs périodes dans d’autres galaxies, on peut déterminer leur luminosité et par là leur éloignement. Cette méthode est habituellement utilisée sur les galaxies spirales ou irrégulières qui possèdent beaucoup de Céphéides. Elle est très précise mais demande des télescopes très puissants et beaucoup de temps.
• Distances des Supernovae de type Ia
Ce sont des explosions d’étoiles qui atteignent toutes quasiment la même luminosité maximale. Comme elles sont incroyablement brillantes, elles servent de balises pour mesurer des distances à des milliards d’années-lumière.
• Distances Photométriques
Ceci est un terme générique pour plusieurs méthodes similaires. La version la plus simple requiert l’examen des étoiles supergéantes les plus brillantes de la galaxie en supposant qu’elles aient une luminosité standard.
• Fonction de Luminosité des Nébuleuses Planetaires (PNLF)
Les nébuleuses planétaires les plus brillantes ont toutes la même luminosité. En observant des nébuleuses planétaires dans d’autres galaxies, on peut déterminer leur distance en mesurant simplement la luminosité des plus brillantes. Les nébuleuses planétaires sont faciles à détecter dans d’autres galaxies parce qu’elles émettent dans des bandes de fréquences très spécifiques et peuvent donc être recherchées avec des filtres centrés sur ces bandes de fréquence. Ironiquement, personne ne connaît une bonne méthode pour déterminer la distance des nébuleuses planétaires les moins brillantes dans notre propre galaxie.
• Fonction de Luminosité des Amas Globulaires (GCLF)
Tous les amas globulaires autour d’une galaxie ont tendance à avoir la même luminosité intrinsèque. En observant un grand nombre de ces amas autour d’une galaxie, on peut déterminer leur luminosité moyenne et ainsi leur distance. Cette méthode fonctionne bien sur des galaxies elliptiques, parce que les amas globulaires sont plus faciles à déceler sur le fond uniforme d’une galaxie elliptique.
• Fluctuations de Luminosité de Surface (SBF)
Plus une galaxie est loin, plus elle semble uniforme sur une photographie. Une galaxie deux fois plus lointaine apparaît deux fois plus uniforme. Ceci peut être utilisé pour mesurer précisément la distance d’une galaxie, à condition de retirer la contribution des amas globulaires qui gravitent autour et qui perturbent cette uniformité. Un grand nombre de mesures de distances a été fait par cette technique, toutefois celle-ci fonctionne mieux sur des galaxies elliptiques ou lenticulaires, ou bien sur des galaxies spirales avec de larges bulbes centraux.
• Vitesse de Récession de la Galaxie
La méthode de loin la plus simple pour déterminer la distance d’une galaxie est de mesurer sa vitesse de récession.
La vitesse de récession d’une galaxie est une mesure de son éloignement d’un observateur, calculée en fonction de la vitesse de la lumière dans le vide et de la constante de Hubble. Cette vitesse est déterminée par le décalage vers le rouge des raies spectrales émises par l’objet, qui est une manifestation de l’effet Doppler.
Dans un univers en expansion uniforme, plus cette vitesse est élevée, plus la galaxie se trouve loin de nous. Il est très facile de mesurer la vitesse de récession d’une galaxie avec un spectroscope, des centaines de milliers de vitesses ont été ainsi mesurées. Malheureusement, les galaxies possèdent souvent un petit mouvement aléatoire qui conduit à une incertitude sur la distance de plusieurs millions d’années-lumière. Évidemment, lorsque la galaxie se situe à un milliard d’années-lumière, personne ne remarque une incertitude de dix millions d’années-lumière, mais il en va tout autrement pour une galaxie située à dix millions d’années-lumière Pour les galaxies du superamas de la Vierge, une correction doit être systématiquement appliquée à leur vitesse de récession, l’amas attirant ces galaxies vers son centre.
L’incertitude sur la valeur de la constante de Hubble ajoute encore ±15% d’incertitude à cette méthode.
Voilà : à tes souhaits !
QU’EST-CE QU’UNE RADIOGALAXIE ?
Ben oui, c’est très important, copain depuis toujours. Pourquoi ? Tout simplement parce qu’Alcyonée en est une, et une géante ! Ainsi, on saura de quoi on parle, d’ac ? D’autant plus que c’est très simple. Une radiogalaxie est une galaxie qui émet un puissant rayonnement radioélectrique. Et la radioélectricité est la production d’ondes électromagnétiques. Voilà. Tu penses t’en tirer à si bon compte, malgré tout ? Pas du tout, ami astronome, parce que je vais (un peu) détailler la chose.
Le texte en italique rouge dans le cadre ci-dessous donne quelques précisions supplémentaires techniques sur ce qu’est une radiogalaxie. Mais j’ai, quand même, pitié de toi, et je t’autorise à ne pas le lire, il n’influencera pas la suite de la lecture de l’article. Dans ce cas, reprends après ce cadre, la lecture en lettres noires et droites.
Les sources radio sont globalement classées en deux catégories :
1) Sources galactiques : Celles-ci sont concentrées le long du plan de la Voie lactée et proviennent de notre galaxie.
2) Sources extragalactiques : Celles-ci sont réparties plus uniformément dans le ciel et ont été identifiées comme des galaxies au-delà de la nôtre, y compris des galaxies lointaines et des quasars. C’est le cas de notre chérie Alcyonée.
Des millions de sources radio sont désormais cataloguées, avec leurs positions et structures cartographiées en détail, équivalent à des photographies optiques. Les observations radio ont révélé des objets invisibles à la lumière visible et fourni des données cruciales pour l’astrophysique et la cosmologie.
Quelles sont les principaux types de sources radio et leurs mécanismes d’émission ?
A) Dans les sources galactiques, on trouve :
• Sources thermiques : Identifié aux nébuleuses gazeuses (régions H II) et aux nébuleuses planétaires. Ce sont des masses de gaz chaud ionisé émettant des ondes radio continues en raison de leur température. Les observations radio sont essentielles pour étudier ces objectifs, car les ondes radio pénètrent la poussière galactique qui masque la lumière visible.
• Sources non thermiques : Principalement des restes de supernova. Ce sont les couches en expansion laissées après l’explosion d’étoiles massives.
• Pulsars : Celles-ci émettent des ondes radio en impulsions régulières via un mécanisme d’émission cohérent.
• Certaines étoiles : Certaines étoiles émettent également des ondes radio faibles.
B) Dans les sources extragalactiques, on trouve :
• Galaxies spirales : La plupart émettent faiblement, le rayonnement synchrotron provenant de leurs disques. Certains présentent des structures en spirale radio et possèdent des noyaux actifs.
• Galaxies elliptiques : Les grandes galaxies elliptiques peuvent être de puissantes sources radio.
• Quasars : Ce sont des noyaux galactiques extrêmement actifs, souvent plus intenses que les galaxies radio elliptiques. Leur variabilité et leur immense production d’énergie suggèrent un effondrement gravitationnel vers un trou noir supermassif central.
C’est bon, t’as tout pigé ?
COMMENT CALCULE-T-ON LA TAILLE D’UNE GALAXIE ?
Bon, ne tournons pas autour du pot : ce n’est pas simple, mais alors pas simple du tout. Seulement les astronomes professionnels en ont beaucoup dans le cigare pour tout nous expliquer. Ton serviteur va hypersimplifier la chose.
Le calcul de la taille d’une galaxie fait appel à plusieurs techniques astronomiques. Dans le cas des radiogalaxies géantes comme celle-ci, les astronomes observent principalement les ondes radio qui peuvent être captées par les radiotélescopes LOFAR (Low-Frequency Array). Pour plus de détails sur le plus grand radiotélescope du monde (LOFAR), clique ici, ami astronome fidèle.
La première chose que fait un astronome est d’identifier les lobes radio, qui sont les zones les plus éloignées de la galaxie, puis de mesurer la distance entre ces lobes pour déterminer leur taille globale. Ce processus nécessite une analyse minutieuse pour s’assurer que les mesures sont exactes et que les émissions proviennent bien de la galaxie en question, et non d’autres galaxies.
Outre les observations radio, les astronomes utilisent également la lumière visible, l’infrarouge et les rayons X pour calculer la taille des galaxies. Chaque méthode fournit des informations uniques sur la structure et la composition des galaxies, ce qui permet de mieux comprendre leurs dimensions et leurs caractéristiques.
Par exemple, la lumière visible permet de voir les étoiles dans la galaxie, tandis que les observations dans l’infrarouge révèlent la présence de poussière et de gaz. Les rayons X, quant à eux, permettent d’identifier les régions à haute énergie, comme les trous noirs. C’est ainsi qu’en combinant ces données, les astronomes peuvent se faire une idée plus précise et plus complète de la taille et de la structure de la galaxie.
ALORS, QUI EST CETTE BEAUTÉ D’ALCYONÉE ?
Alcyonée est, comme dit ci-dessus, à 3,5 milliards d’années-lumière de la Terre. C’est une galaxie radio géante, ce qui signifie qu’elle émet d’immenses jets de particules relativistes visibles en ondes radio, s’étendant sur plusieurs millions d’années-lumière.
Alcyonée est classée comme une galaxie radio de classe II de Fanaroff-Riley, indiquant une galaxie lumineuse avec des bords brillants et des taches brillantes aux extrémités de ses lobes. La source radio réside dans la galaxie hôte, cataloguée sous le nom SDSS J081421.68+522410.0. A tes souhaits.
Bon, quand même, deux mots sur la classification Fanaroff–Riley. La classification Fanaroff–Riley (FR), proposée en 1974 par Bernie Fanaroff et Julia Riley, organise les radiogalaxies en deux grandes familles en fonction de la morphologie et de la luminosité de leurs émissions radio. Elle repose sur la position relative des zones de plus forte brillance dans les lobes radio. Elle distingue les radiogalaxies en deux types, FR‑I et FR‑II, selon la répartition de leur luminosité radio dans les jets et les lobes.
Pour faire simple, on peut dire que FR‑I concerne les galaxies dont la luminosité décroît en s’éloignant du noyau galactique, et FR‑II concerne les galaxies dont la luminosité augmente vers les extrémités des lobes.
- Galaxie hôte : Au centre, Alcyonée possède une galaxie hôte, qui est un amas d’étoiles orbitant autour d’un noyau galactique.
- Noyau galactique : Ce noyau contient un trou noir supermassif, typique des grandes galaxies actives.
- Jets colossaux : De ce noyau émergent deux jets puissants de particules, qui s’étendent sur des distances gigantesques dans l’espace.
- Lobes radio : Ces jets alimentent des lobes radio massifs qui s’étendent bien au-delà de la galaxie elle-même. Ces lobes sont des régions où les particules accélérées émettent des ondes radio.
- Taille : La galaxie Alcyonée s’étend sur environ cinq mégaparsecs, ce qui en fait la plus grande radiogalaxie jamais observée, environ 160 fois plus grande que la Voie lactée.
Cette structure complexe, avec un noyau actif et des jets/lobes gigantesques, est caractéristique des radiogalaxies, mais Alcyonée est exceptionnelle par son étendue colossale. Voilà, tu sais tout sur Alcyonée. La voilà ci-dessous, la bestiole, en image multispectrale. On y voit que les deux lobes de la galaxie hôte et du noyau galactique. Un jour viendra où on verra la galaxie tout entière…
Je te sens frustrée, grand-mère, de te dire que tu risques de partir sans avoir vu Alcyonée en entier. Et bien, t’inquiète paupiette. Voici une galaxie équivalente, bien photographiée celle-là, qui est un sosie d’Alcyonée, j’ai nommé Centaurus A (appelée également NGC 5128 et Caldwell 77).
Il s’agit là d’une galaxie lenticulaire située dans la constellation du Centaure. NGC 5128 a été découvert par l’astronome écossais James Dunlop en 1826. Voici une image composite couleur de Centaurus A, révélant les lobes et les jets émanant du trou noir central de la galaxie active. Il s’agit d’un composite d’images obtenues avec trois instruments, fonctionnant à des longueurs d’onde très différentes.
Formation des lobes d’Alcyonée
La matière du disque d’accrétion qui entoure le trou noir supermassif au centre de la galaxie ne finit pas forcément au-delà de l’horizon des événements : une petite fraction de celle-ci est « canalisée » de la région interne du disque d’accrétion vers les pôles, où elle est projetée dans l’espace sous la forme de jets de plasma ionisé à des vitesses égales à un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière. Ces jets peuvent parcourir d’énormes distances avant de se répandre en des lobes géants émetteurs d’ondes radio.
La Voie lactée elle-même a de tels lobes radio. Cependant, on ne comprend pas vraiment pourquoi, dans certaines galaxies, ils atteignent des tailles gigantesques de millions d’années-lumière.
En résumé, on peut dire que ces lobes sont le résultat de jets de particules chargées éjectées à des vitesses proches de la lumière par le trou noir supermassif central, qui, en interagissant avec le milieu intergalactique, se dilatent et émettent des ondes radio qui dessinent la forme de la galaxie.
Les structures lobées d’Alcyoneus s’étendent sur 5 mégaparsecs (16 millions d’années-lumière).
Quelques mots sur sa galaxie hôte
Des chercheurs ont découvert que la galaxie hôte d’Alcyonée est une galaxie elliptique assez typique, intégrée dans un filament de la toile cosmique, avec une masse stellaire égale à environ 240 milliards de fois la masse du Soleil (4 à 5 fois la masse de toutes les étoiles de la Voie lactée) et un trou noir supermassif en son centre d’environ 400 millions de masses solaire (environ 100 fois la masse de Sgr A* qui est le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée). C’est tout mon ami… 😊
Surprise, surprise… Ou fax news ?
Selon certaines informations, il paraîtrait qu’une galaxie avec des éjectes radios encore plus grandes a été découverte deux ans après Alcyoneus.
Cependant, aucune source disponible ne confirme la découverte d’une radiogalaxie aux jets plus grands qu’Alcyoneus deux ans après sa découverte. Les recherches actuelles indiquent toujours qu’Alcyoneus reste la plus grande radiogalaxie connue. Les articles scientifiques et médiatiques jusqu’en 2026 ne mentionnent aucune découverte ultérieure surpassant cette taille.
Un peu de mythologie, ça ne fera pas de mal, quand même…
Dans la mythologie grecque, Alcyonée était l’un des plus grands Géants, fils d’Ouranos (le Ciel) et de Gaïa (la Terre). Il fait partie des Géants qui se sont révoltés contre les dieux de l’Olympe. Alcyonée a combattu Héraclès lors de cette révolte pour avoir la suprématie du Cosmos.
N’étant pas un spécialiste de la mythologie en général, je ne peux en dire plus… 😊.
A la prochaine, bye bye !
Professeur Têtenlair
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Bonjour et merci cher professeur, pour cet article au sujet passionnant. Bonne journée.