Forme des galaxies spirales

[wismerhill]

Bonjour à tous

 

Petite question sur la forme des galaxies spirales :

Pour moi, cette forme serait due au mouvement de rotation, combiné à la "chute" des étoiles vers le centre. Ok. Sauf que cette forme n'est valable que si les étoiles au bord vont moins vite que les étoiles au centre. Toujours ok...sauf que (encore une fois), depuis les années 50 et une certaine américaine dont j'ai perdu le nom, on a mesuré la vitesse des étoiles et on s'est aperçu que c'était la même à la périphérie et au centre (d'où la découverte de la matière noire qui devait être la cause de cette vitesse de rotation élevée à la périphérie).....Ah bah oui mais là du coup ça marche plus pour la forme ?????

 

Pour moi, plus j'y réfléchis et plus je me dis qu'elle devraient toutes être elliptique non ? me trompes-je ????????

[wismerhill]

C'étai Vera Rubin l'américaine, je viens de le retrouver ...

[Fred_76]

Un peu de lecture pour aider :

 

http://burro.astr.cwru.edu/Academics/Astr222/Galaxies/Spiral/spiral.html

http://ned.ipac.caltech.edu/level5/ESSAYS/Carlberg/carlberg.html

[gerard33]

Peut-être des réponses là:

http://www.astronomes.com/les-galaxies/bras-spiral/

[econseil]

Et une charmante vidéo ici où tu vois que les étoiles parcourent des ellipses autour du centre de la galaxie, passant d'un bras à l'autre au cours de leur périple :

 

"Xtw4cEjFBDs" via YouTube
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Et la forme des bras reste pérenne au cours du temps

[Smith]

Les bras des galaxies sont des ondes de densité. Dit autrement, la densité d'étoile est plus forte dans les bras, ce qui les fait apparaitre. Cela ne veut pas dire que les bras sont des étoiles qui tournent toutes à la même vitesse, plus vite que les autres. Les bras ne sont en fait pas composé des mêmes étoiles, maintenant, il y a 10 millions d'années, et dans 10 millions d'années...La simulation d'econseil le montre bien.

[Gilgamesh]

Au départ, à l'observation des bras spiraux des galaxies, on pourrait s'imaginer qu'il s'agit de structures composées d'étoiles qui se meuvent de concert autours du centre de masse. Mais dynamiquement, ça ne tient pas : les étoiles centrales tournent plus vite que les étoiles périphériques et les bras devraient s'enrouler indéfiniment, ce qui n'est pas observé.

 

L'idée des ondes de densité (Lin & Shu, 1964) est que les bras sont des structures auto entretenues par le fait que les étoiles (et le gaz) rencontrent à ce niveau une densité un peu plus forte (~ +10 à 20% en ordre de grandeur) : une étoile ou un nuage de gaz, au cours de son périple circumgalactique, accélère à vue d'un bras (il tombe dans le puits de gravité) jusqu'au mitan de la zone de surdensité puis décelère (il escalade le bord du trou pour en sortir) jusqu'à retrouver sa vitesse initiale. Si tu fais le bilan des entrée/sortie de matière tu vois que la partie arrière voit sa densité augmenter tandis qu'elle baisse a l'avant. La surdensité se propage donc vers arrière, en sens inverse de la circulation générale. Un peu comme dans un bouchon sur la route : les voiture arrivant à fond de train sur un bouchon l'allonge vers l'arrière tandis que celles qui redémarrent le font reculer vers l'avant (sauf que là, les étoiles ne s'arrêtent pas comme les voitures. En fait il suffit que tu ai un différentiel symétrique de vitesse pour avoir une zone de surdensité). A noter également que les orbites des étoiles dans une galaxie ne sont pas régulières comme celles des planètes autour du Soleil. La répartition des masses d’une galaxie n'étant pas une masse ponctuelle, cela force les étoiles à décrire des ellipses qui ne se ferment pas sur elles-mêmes. Elles forment des rosaces. Ce décalage des ellipses est dû aux ondes de densité galactiques.

 

Ceci dit attention : ce n'est pas la surdensité en tant que telle qui est responsable de l'écart de brillance entre les bras et le reste du disque. Les nuages de gaz en tombant dans le puit gravitationnel sont comprimé ce qui déclenche en leur sein un surcroit de natalité stellaire. Parmi les étoiles formées, une minorité très massive (10 à 50 masse solaires) de classes O et B. La luminosité d'une étoile est en M3 et sa durée de vie en 1/M2 : elles brillent très fort mais très brièvement. Elles illuminent ainsi le bras (région brillante HII formé de nuages de gaz illuminés, exemple : la nébuleuse d'Orion) mais uniquement le bras car elle ne survivent pas à la traversée.

 

Historiquement, la première cartographie de la Galaxie a été obtenu par Oort en observant la raie à 21 cm de l'hydrogène neutre. L'hydrogène est ubiquitaire dans la Galaxie, mais en concentration plus grande dans les bras. Et la raie à 21 cm n'est pas arrêtée par les poussières.

 

La mesure c'est fait par radioastronomie Doppler : explication ici

 

Une page en anglais sur le sujet : http://www.astronomycafe.net/qadir/q2213.html

 

La vitesse de l'onde de densité est une vitesse angulaire (pattern speed), elle s'exprime fondamentalement en rad/s mais on la trouve plutôt exprimée en nombre de tour par milliard d'années (des Gyr-1), ou en km/s/kpc (kpc : kiloparsec) : pour avoir des km/s, il faut multiplier cette vitesse angulaire par le rayon (en kpc).

 

Pour la Galaxie elle est de 15 à 25 km/s/kpc

[Lolo]

C'est magnifique cette harmonie.

[paradise]

Bonne intervention de Gilgamesh, à la fois instructive et fort bien imagée.