Bonjour,
Comment s'explique la forme en spirale des galaxies? Je me demandais pourquoi on considérait les orbites planétaires comme fixe et éliptiques alors qu'on observe les étoiles qui gravitent autour du trou noir central de la galaxie sous la forme d'une spirale?
Bonjour,
En fait les étoiles tournent dans le même sens que les bras galactiques mais ne se déplacent pas à la même vitesse. Les bras galactiques sont en fait des 'ondes de densité'. On peut faire une analogie avec des vagues provoquées par des résonances complexes, qui sculptent les galaxies avec des formes barrée ou non etc .... je crois.
La vitesse d'une onde de densité est constante du centre vers le bord de la galaxie alors que celle des étoiles chute avec la distance au centre.
Les étoiles proches du centre galactique tournent plus vite que les bras galactiques elles les rattrapent et les dépassent.
Les étoiles de la périphérie galactique sont rejointes puis dépassée par l'onde.
Il y a une distance où les étoiles orbitent à la vitesse de déplacement des bras : Le cercle de corotation.
Les étoiles ont souvent une orbite elliptique non fermée autour du centre galactique , à cause d'une précession très importante.
D'après un excellent Dossier 'Pour la Science' sur les galaxies paru en 2007.
Bonsoir, qu'est ce que signifie une orbite elliptique non fermée?
Le cercle de l'orbite ne se boucle pas, il s'élargit ou se resserre de plus en plus en plus?
Bonsoir,
C'est vrai qu'une ellipse non fermée ne veut pas dire grand chose. Merci pour la remarque !
J'avais en tête une trajectoire en pétales, comme l'orbite de Mercure autour du soleil, mais en beaucoup plus prononcé. Ce phénomène n'est peut être vrai que pour les étoiles qui s'approchent assez près du trou noir du bulbe galactique ?
Les étoiles ne restent pas non plus dans le même plan orbital. Elles décrivent des ondulations de grande amplitude dans l'épaisseur du disque galactique, passant d'un bord à l'autre.
Je vais essayer de retrouver des infos plus précises.
J'ai retrouvé une info dans le Dossier 'Pour la Science' de 2007 :
' A chaque révolution, tous les 230 millions d'années, le décalage de l'orbite du Soleil est de 105°! L'ellipse solaire revient à sa position initiale tous les 790 millions d'années
Les nuages de gaz ne décrivent pas non plus les mêmes trajectoires que les étoiles. Le gaz et les étoiles se décalent. Le gaz à l'intérieur du cercle de corotation tombe vers le centre galactique alors que le gaz à l'extérieur du cercle de corotation est amené sur une orbite plus large. C'est ce qui explique que le taux de formation stellaire reste relativement important près du centre galactique.
repost :
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 :
omega : vitesse angulaire. sp pour spiral pattern speed
Parcours Etranges
Merci pour la précision Bintang! Je comprend mieux avec l'analogie par rapport à l'orbite de Mercure.
Et merci à Gilgamesh pour ces précieuses explications, comme toujours
Salut,
Merci à vous pour ces explications
