GALAXIES

Histoire des relations d'echelle

Les observables

Generalement en astronomie, comme dans toutes les sciences, on cherche en premier lieu a caracteriser les objets que l'on etudie par des parametres mesurables. Ceci permet deja de classer les objets en diverses categories. Puis, l'etude des relations entre ces parametres revele les lois physiques dont elles sont le reflet.
Le premier parametre qui apparut des le debut de l'etude des galaxies fut leur morphologie: Il existe des galaxies Spirales et des Galaxies Elliptiques. La classification de Hubble presente ces distinctions.
Ensuite les galaxies furent caracterisees par leur taille et leur luminosite (ou bien, ce qui revient au meme, par leur luminosite et leur brillance, ie. luminosite par unite de surface)
La rotation apparente, la dispersion des vitesses des etoiles le long de la ligne de visee, la couleur, le contenu et la cinematique du gaz, ... sont d'autres parametres qui, a priori, doivent intervenir dans les lois d'echelle.

La mesure de M/L

L'etude de la physique des galaxies procede par la recherche de manifestations observables de lois physiques que l'on peut croire applicable. Ces manifestations peuvent en particulier etre des relations entre les parametres mesures.
L'hypothese fondamentale la plus raisonnable est de supposer que les galaxies sont en equilibre gravitationnel. Ceci implique une relation entre l'energie gravitationnelle et l'energie cinetique: Le theoreme du Viriel
L'homologie observee de la structure des galaxies elliptiques (loi de de Vaucouleurs) conduit a proposer (M/L)L/r comme parametre d'echelle de l'energie potentielle (par unite de luminosite). D'autre part, a defaut de mieux, on peut dans un premier temps supposer que la dispersion des vitesses donne l'echelle de l'energie cinetique par unite de masse. Finalement, l'application du theoreme du Viriel avec ces deux facteurs d'echelle permet de mesurer le rapport M/L, au sujet duquel aucune hypothese a priori ne pouvait raisonnablement etre faite.
La determination de M/L suppose la mesure de:

La luminosite, ou magnitude absolue (ou symptotique), ce qui requiert la connaissance de la magnitude apparente et de la distance.
D'un diametre (ou d'une brillance caracteristique); on utilise le rayon effectif et la brillance effective)
La dispersion des vitesses (integree le long de la ligne de visee qui traverse le centre de la galaxie)

La relation d'echelle de la masse

Lorsque ces quantites devinrent disponibles pour un echantillon suffisamment abondant de galaxies elliptiques, il fut possible de chercher si et comment M/L dependait d'autres parametres. En l'occurrence, les travaux successifs jusqu'en 1985 proposerent M/L proportionnel a L^beta, avec beta compris entre 0 et 1.
Une etude homogene sur un echantillon de 450 galaxies a revele que les galaxies se distribuaient dans un Plan dans l'espace Magnitude avsolue - Dispersion des vitesses - Rayon effectif. L'orientation de ce plan impliquait: M/L proportionnel a L^0.2. Ce plan est le Plan Fondamental et cette derniere relation est la relation d'echelle de la masse.

Last revised: 20-jan-1996, PhP prugniel@obs.univ-lyon1.fr