Les observations du télescope spatial Hubble et des instruments terrestres montrent que les premières galaxies ont pris forme à peine un milliard d’années après le Big Bang, qui a probablement eu lieu il y a environ 13 à 14 milliards d’années.
Il existe deux grandes théories pour expliquer comment les premières galaxies se sont formées. La vérité pourrait impliquer un peu des deux idées.
L’une dit que les galaxies sont nées lorsque de vastes nuages de gaz et de poussière se sont effondrés sous l’effet de leur propre gravitation, permettant aux étoiles de se former.
L’autre, qui a gagné en force ces dernières années, dit que le jeune univers contenait de nombreux petits « grumeaux » de matière, qui se sont agglutinés pour former des galaxies. Le télescope spatial Hubble a photographié de nombreux grumeaux de ce type, qui pourraient être les précurseurs des galaxies modernes. Selon cette théorie, la plupart des premières grandes galaxies étaient des spirales. Mais avec le temps, de nombreuses spirales ont fusionné pour former des elliptiques.
Le processus de formation des galaxies ne s’est pas arrêté. Notre univers continue d’évoluer. Les petites galaxies sont fréquemment englouties par les plus grandes. La Voie lactée peut contenir les restes de plusieurs petites galaxies qu’elle a avalées au cours de sa longue vie. La Voie lactée digère au moins deux petites galaxies en ce moment même, et pourrait en attirer d’autres au cours des prochains milliards d’années.
Les fusions de galaxies sont assez fréquentes. Une grande partie des galaxies brillantes que nous voyons aujourd’hui peuvent s’être formées à partir des fusions de deux ou plusieurs galaxies plus petites.
Les fusions sont fréquentes parce que l’univers est encombré sur l’échelle de distance galactique. Le disque de la Voie lactée, par exemple, s’étend sur environ 100 000 années-lumière ; la grande galaxie la plus proche, la grande spirale d’Andromède, qui est un peu plus grande que la Voie lactée, se trouve à environ 2,5 millions d’années-lumière. Cela signifie que la distance entre ces deux galaxies n’est que 25 fois supérieure à la taille des galaxies elles-mêmes. Cela ne laisse pas beaucoup de « place aux coudes » pour les galaxies.
Les galaxies sont également très massives, leur gravité est donc forte. Quand on les entasse, l’attraction peut être si forte que deux galaxies s’accrochent l’une à l’autre et ne se lâchent plus. Elles finissent par fusionner, formant une seule ville géante d’étoiles.
Les plus grandes galaxies sont des elliptiques géantes. Elles ressemblent à des œufs ou à des ballons de football. Elles peuvent faire 10 fois la taille de la Voie lactée et contenir plus d’un trillion d’étoiles. De telles galaxies se sont probablement formées lorsque deux ou plusieurs spirales, comme la Voie lactée, ont fusionné pour former une seule galaxie.
Un élément de preuve soutenant la théorie de la fusion est le grand nombre d’elliptiques dans les amas denses de galaxies, où les fusions doivent être fréquentes. Deux elliptiques géantes dominent le centre de l’amas de Coma, très dense, par exemple. Et le cœur de l’amas de la Vierge contient trois elliptiques géantes qui s’étendent chacune sur près d’un million d’années-lumière.
Les fusions peuvent prendre de quelques centaines de millions à quelques milliards d’années. Elles peuvent déclencher d’intenses salves de formation de nouvelles étoiles, et même créer de gigantesques trous noirs.
Les étoiles restent indemnes
Les collisions galactiques produisent rarement des épaves frontales entre les étoiles individuelles. Même lorsque deux galaxies s’éperonnent, la distance entre les étoiles est énorme. Pourtant, les étoiles peuvent subir des effets néfastes de ces collisions. Elles peuvent être projetées sur de nouvelles orbites, ou même être projetées hors de leurs galaxies mères dans l’espace intergalactique.
Si les collisions galactiques détruisent rarement les étoiles, elles en créent souvent. Lorsque les vastes nuages de gaz et de poussières des galaxies en fusion s’entrechoquent, ils peuvent créer des milliers, voire des millions de nouvelles étoiles.