Rotation du bulbe des galaxies spirales

[Frederic78]

Bonjour,

On trouve expliqué un peu partout le problème de la dynamique des galaxies spirales. Il y a cependant un point que je n'ai pas réussi à éclaircir.

Quand les différents auteurs font référence à une vitesse indépendante (au premier ordre) du rayon au centre galactique, la définition de ce rayon est évidente puisque le disque est quasi-planaire.

Par contre pour le bulbe, lorsque les auteurs parlent d'une relation de linéarité entre la vitesse des étoiles et leur rayon au centre galactique, que faut-il comprendre? Est-ce bien le rayon du centre de la galaxie (donc un point) à l'étoile ou le rayon allant de l'axe de rotation de la galaxie à l'étoile. En clair, la rotation du bulbe est-elle une rotation axiale à vitesse angulaire constante (les trajectoires des étoiles sont alors dans des plans parallèles au plan galactique) ou bien a t"on une simple relation de linéarité en conservant toute les inclinaisons possibles pour les plans orbitaux?

[Gilgamesh]

Le plan orbital passe par définition par le centre de masse du système, assimilé ici au centre galactique => l'orbite des étoiles du bulbe ne peut pas se faire sur un plan parallèle au plan galactique.

C'était bien ta question ?

a+

[Frederic78]

Cela a été également mon premier réflexe: considérer le rayon avec la même définition dans les deux cas (étoiles du bulbe et étoiles du disque galactique). Soit un rayon en coordonnées sphériques.

Mais alors pourquoi les auteurs parlent-ils d'une rotation du bulbe similaire à celle d'un solide tournant à vitesse angulaire constante? Là il s'agirait d'une rotation globale autour d'un axe... on aurait alors le rayon qui deviendrait une coordonnée cylindrique (un cosinus entre les deux).

Cela n'est bien entendu pas possible avec uniquement force centrale. Du coup, je m'interroge.

[quodlibet]

Il faut distinguer deux choses: le mouvement individuel d'une étoile du bulbe et le mouvement collectif du bulbe dans son ensemble.

Chaque étoile du bulbe a une trajectoire qui est (en toute première approximation) une ellipse dont le centre galactique est un des foyers et l'inclinaison quelconque % plan galactique (celui du disque). À un instant donné sa vitesse est un vecteur, orienté dans une direction quelconque et d'amplitude quelconque (avec une certaine distribution cependant).

Si on prend plusieurs milliards d'étoiles, cet ensemble se comporte donc comme un nuage de gaz avec des molécules allant en tout sens. La somme de tous les vecteurs vitesses des étoiles est le vecteur vitesse du nuage dans son ensemble : le moment linéaire (impulsion) du nuage est nul dans le référentiel du centre de masse (par définition de celui-ci). Par contre rien n'oblige le moment angulaire (moment cinétique) à être nul et le nuage tourne alors sur lui-même.

Dans le cas du bulbe des galaxies spirales, comme dans les galaxies elliptiques, chaque étoile se déplace à individuellement à une vitesse qui se chiffre en centaines de km/ mais la rotation d'ensemble n'est que de quelques dizaines de km/s. Dans le cas du disque des spirales, la rotation est elle aussi de plusieurs centaines de km/s.

[Zefram Cochrane]

Bonjour,
j'avais plutôt l'impression que dans le halo galactique la vitesse angulaire de rotation des astres autour du centre galactique était plus ou moins égale quelle que soit leur distance par rapport au centre galactique tandis que dans le bulble, la vitesse angulaire était déterminée classiquement comme les orbites planétaires.

[Frederic78]

Merci quodlibet. Je comprend mieux.

Les fameuses trajectoires elliptiques seraient elles des ellipses de Hooke soit avec une force centrale en k.r ce qui supposerait une masse du bulbe croissant comme r³ et donc a priori une masse volumique constante ou est-ce une ellipse Képlérienne liée à une loi en1/r² ce qui supposerait que la masse est très majoritairement située au centre?