Bulbe galactique

M81. On voit le bulbe galactique en blanc au centre.

En astronomie, le bulbe galactique est la partie centrale des galaxies spirales, située dans le disque et entourant le noyau galactique^[1]. Il s'agit d'une zone lumineuse et relativement dense composée généralement de vieilles étoiles riches en métaux. Les toutes premières étoiles, formées hors du disque, sont celles retrouvées aujourd'hui dans le halo et dans le bulbe^[2].

De par la grande quantité d'étoiles qu'il contient, le bulbe galactique est une région à sursaut de formation d'étoiles (en)^{[réf. souhaitée]} qui s'enrichit très rapidement en éléments chimiques. Il contient également en son cœur un trou noir supermassif.

Caractéristiques physiques

La galaxie spirale NGC 3169.

Dimensions

Dans la majorité des cas, la dimension du bulbe d'une galaxie est environ mille fois plus grande que la taille du trou noir supermassif en son centre^[3]. Cette proportion reste généralement la même, peu importe l'âge ou la taille de la galaxie étudiée. Il n'en a cependant pas toujours été ainsi, comme l'ont démontré des études menées par l'équipe de l'astrophysicien Chris Carilli à l'aide des radiotélescopes du Very Large Array (VLA) et de l'interféromètre du plateau de Bure de l'Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM). Ces études, portant sur la taille des galaxies pendant le premier milliard d'années de l'Univers, ont mis en évidence le fait qu'à cette époque, les trous noirs possédaient une masse très supérieure à leur bulbe galactique, permettant de conclure que les trous noirs se seraient formés avant les bulbes galactiques.

La nouvelle génération de radiotélescopes millimétriques, comme le Very Large Array ou l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), devrait être en mesure de préciser les liens entre la croissance des trous noirs galactiques et de leurs bulbes.

Classification

La séquence de Hubble utilise les bulbes pour classer les galaxies. Les galaxies spirales sont classifiées de a à c en fonction du nombre de bras spiraux, et de l'importance relative de leur bulbe par rapport au disque. Le Type Sc de galaxie spirale correspond à un petit bulbe central. Notre galaxie, la Voie lactée, semble posséder un noyau de type b^[4].

Types de bulbes

Messier 63, une galaxie avec un bulbe atypique.

Les bulbes classiques

Les bulbes galactiques ayant des propriétés similaires aux galaxies elliptiques sont souvent appelés « bulbes classiques », de par leur similarité avec la vision primaire historique des bulbes. Ces bulbes prennent une teinte rougeâtre par rapport au disque de la galaxie, les étoiles les composant étant plus vieilles que celles de population II (voir évolution stellaire). Les bulbes galactiques possèdent aussi des orbites qui sont essentiellement aléatoires par rapport au plan de la galaxie, d’où leur forme relativement sphérique. En outre, les bulbes galactiques n’ont que très peu de gaz et de poussière en comparaison de la portion en disque de la galaxie, ce qui explique pourquoi il y a tant de jeunes étoiles dans cette portion en disque malgré l'absence de matière suffisante, par rapport au disque, pour favoriser la formation de jeunes étoiles. La distribution de la lumière à l’intérieur de la galaxie est bien décrite par la loi de Vaucouleurs. Par exemple, le bulbe de la galaxie M81 présente des propriétés similaires à une galaxie elliptique. Il est exempt de structure spiralée. Les étoiles bleues, indiquant de plus jeunes étoiles, se retrouvent principalement dans le disque de la galaxie, autour du bulbe central.

Dans le bulbe de notre galaxie et de la galaxie d'Andromède, on observe des étoiles et des amas d'étoiles jusqu'à huit fois plus enrichis en éléments lourds que le Soleil^[5].

Ce sont ces caractéristiques qui mènent de nombreux astronomes à conclure que les bulbes dits « classiques » sont le résultat de fusionnement galactique. Les bulbes galactiques seraient donc le produit de la collision de structures de taille inférieure. L'impact, d’une grande violence, perturberait la progression normale des étoiles dans l'espace, résultant en des orbites aléatoires caractérisant les étoiles composant les bulbes galactiques. De plus, lors de la fusion des deux groupes d'étoiles, les nuages de gaz auraient tendance à s'effondrer sur eux-mêmes à cause de la forte énergie dégagée par la fusion des deux masses, formant de jeunes étoiles, ce qui expliquerait la faible quantité de gaz et de poussière retrouvée à l’intérieur de bulbes galactiques. Un bulbe peut aussi être le résultat d’une série de collisions, mais ces bulbes sont souvent plus âgés^{[Combien ?]}, les collisions de galaxies ayant été plus fréquentes dans le passé de l'Univers. Ainsi, de nos jours, la majorité des bulbes classiques n'ont pas évolué significativement depuis les dix derniers milliards d'années^{[réf. nécessaire]}. Les gaz et les étoiles n'ayant pas participé à la collision pourraient, quant à eux, avoir formé le disque externe de la galaxie en s'organisant autour du bulbe central.^{[réf. souhaitée]}

Les bulbes sphéroïdaux

La galaxie M104 est une galaxie présentant un bulbe sphéroïdal au centre et un disque mince, barré par une bande sombre qui témoigne de la présence de poussière^[5].

Bulbe de la Voie lactée

Bien que le système solaire soit situé à l'intérieur de la galaxie et que son observation extérieure s'avère impossible, différentes méthodes d'investigations, dont celle utilisée par William Herschel à la fin XVIII^e siècle^[6], ont permis de déterminer la position du centre galactique dans la constellation du Sagittaire. Des observations au télescope de nombreuses autres galaxies spirales ont permis d'estimer la forme de notre galaxie et la position du bulbe central, de forme ellipsoïdale, qui mesurerait entre 7 000 et 15 000 années-lumières de diamètre^[7],[8]. Le bulbe de la Voie lactée contient environ 5 % de la matière visible (contre 90 % dans le disque et 5 % dans le halo)^[8].

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Galaxie spirale
• Noyau actif de galaxie
• Trou noir supermassif
• Centre galactique

Bibliographie

 : Ouvrage utilisé comme source pour la rédaction de cet article

• Marc Séguin et Benoît Villeneuve, Astronomie et astrophysique, Éditions du Renouveau Pédagogique, 2002, 2^e éd., 618 p. (ISBN 978-2-7613-1184-7) [présentation en ligne] 

Liens externes

• Les trous noirs géants se seraient formés avant leurs galaxies hôtes (Futura-Sciences)
• Bulbes galactiques (wikipédia en anglais)
• La Voie Lactée... chronologie du Big-Bang à Jésus Christ (Khrônos Terre)
• Glossaire d'astronomie (agence spatiale canadienne)

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