Bonjour,
j'aurais besoin de quelques renseignement :
A quoi est due la forme spirale d'une galaxie ? A première vue, on pourrer imaginer que c'est due à la rotation de la galaxie sur elle même, dans le sens logique de la spirale... mais comment sont apparu ces bras ? es ras ont-il tendances à d'agrandir avec le temps ou se deforme-t-ils peut etre ?
Notre voie lactée serait une galaxie en spirale, mais comment l'a t on découvert ?
Neb
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
Dernière modification par Gilgamesh ; 22/01/2013 à 22h14.
Parcours Etranges
Donc cette structure en spirale est en quelque sorte illusoire ! Les spirales matérialisent en fait la présence l'ondes de densité !
Si on accélérer la rotation d'une une galaxie en spirale, on aurait donc l'impression qu'elle tourne à l'envers, non ?
Pourquoi ces ondes prenent cette forme de bras ? Quoique, maintenant que je vois ces bras comme des ondes, j'arrive mieux à comprendre leur aspect, une alternance de plein et de vide, déformé par la rotation.
L'onde de densité est-elle le résultat de cet afflux de matière en son sein ou en est elle la cause ?
Bonjour
Normal puisque tu asEnvoyé par Gilgamesh
1) des étoiles qui devraient théoriquement suivre la loi de Kepler de période orbitale
2) leurs forces de rappel gravitationnel réciproques qui s'y opposent
Logiquement, si entre toutes les étoiles, il y a échange d'énergie cinétique, cela devrait tendre à rapprocher les étoiles les plus proches du centre de rotation de celui-ci et en éloigner les étoiles les plus distantes
non ?
Je ne crois pas que la structure spirale soit illusoire, si tu accélères un disque tout mou par son milieu, je crois que tu observeras aussi des plis spiralantsDonc cette structure en spirale est en quelque sorte illusoire ! Les spirales matérialisent en fait la présence l'ondes de densité !
Si on accélérer la rotation d'une une galaxie en spirale, on aurait donc l'impression qu'elle tourne à l'envers, non ?
Pourquoi ces ondes prenent cette forme de bras ?
Par l'observation de la Voie lactée, ensuite par déduction, l'alternative serait que notre galaxie soit une galaxie elliptique
C'est justement l'image que je m'en faisais, à l'image des spirale des cyclones qu'on peux voir sur les cartes météo, mais apparement, ce n'est pas ça, d'ou le coté illusoire
C'est illusoire dans le sens où les bras se renouvellent en permanence, et que la surbrillance est du à la forte natalité stellaire dans les bras.
Les deux mouvement sont découplés et les étoiles vont plus vite ou plus lentement que les bras selon leur distance au centre galactique. On définit un cercle de corotation en deça duquel les étoiles sont plus rapide que les bras et au delà duquel elles sont "rattrapé" par les bras. Par ailleurs, l'enroulement des bras spiraux relativement au sens de rotation peut être, soit tel que la matière aborde les bras par leur partie concave (enroulement dit "trailing"), soit (plus rarement) que la matière les aborde par leur partie convexe (enroulement "leading").Si on accélérer la rotation d'une une galaxie en spirale, on aurait donc l'impression qu'elle tourne à l'envers, non ?
Pourquoi ces ondes prenent cette forme de bras ? Quoique, maintenant que je vois ces bras comme des ondes, j'arrive mieux à comprendre leur aspect, une alternance de plein et de vide, déformé par la rotation.
Attention à l'illusion de vide des zones interbras : il y a bien surdensité à l'endroit des bras, mais la différence de luminosité est avant tout du au différentiel de natalité stellaire.
C'est une instabilité spontanée (et transitoire : les bras se forment et disparaissent périodiquement, avec des durées d'existence de qq centaines de millions d'années).L'onde de densité est-elle le résultat de cet afflux de matière en son sein ou en est elle la cause ?
Sur le mode de formation :
http://www.cosmovisions.com/gasp.htm
Le champ gravitationnel de chaque étoile prise individuellement diminue rapidement en intensité à mesure que l'on s'éloigne de l'étoile, si bien que deux étoiles particulières sont généralement trop éloignées l'une de l'autre dans une galaxie pour ressentir les effets de leur l'attraction mutuelle. Reste que le potentiel gravitationnel d'un corps ne s'annule exactement nulle part, et au total, les milliards, ou plutôt les centaines de milliards d'étoiles que comptent une galaxie finissent par contribuer, chacune pour sa très petite part, à la constitution d'un potentiel gravitationnel global, dont le rôle ne pourra plus être négligé.
Ce champ global est normalement très lisse. Sa valeur varie uniformément d'un point à un autre, sans discontinuité brusque. Mais comme l'ont montré en particulier C. C.Lin et F. H. Shu dans les années 1964-70, il n'est pas stable. La moindre perturbation, qui peut être l'influence d'une galaxie voisine, va susciter des changements abrupts dans ce champ. Les modèles numériques montrent que cela commence par l'apparition d'une discontinuité linéaire dans le potentiel gravitationnele qui se développe à partir du bulbe. Une barre que le mouvement de rotation de la galaxie conduit dans les parties extérieures à s'enrouler en forme de bras spiraux. La discontinuité gravitationnelle que ceux-ci continuent de représenter va modifier abruptement la vitesse de rotation des corps (étoiles et nuages) qui traversent les bras.
Parcours Etranges
Très intéressant tout ça ! Merci Gilgamesh.
En effet, c'est très intéressant, merci
