Galaxies satellites

[curiossss]

Bonjour,

Le modèle cosmologique standard n'explique pas pourquoi on les galaxies satellites orbitant autour de notre galaxie ainsi que celle d'Andromède sont toutes disposées sur un même plan (et orbitent de concert c.à.d. même sens de rotation).

Référence à l'article suivant :
https://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2...llites-en.html

J'aimerais savoir si on a détecté un sens de rotation, des étoiles d'une même galaxie satellite, majoritairement identique entre toutes les galaxies satellites, un peu comme le sens de rotation des planètes autour de leur axe est majoritairement identique pour toutes les planètes du système solaire (idem pour le sens de rotation des lunes).
La question que je me pose est si les étoiles composant ces différentes galaxies satellites orbitent majoritairement sur le même plan que leurs galaxies.
Quelqu'un aurait plus d'informations à ce sujet (observations déjà faites, en cours ou déjà planifiées) ?

Merci.
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[physeb2]

Bonjour Curioss,

C'est un sujet un peu a la limite entre l'astrophysique et la cosmologie. L'abondance des galaxies satellites naines est un sujet qui peut se relier aux propriétés de la matière noir, comme par exemple sa masse (je précise naine car ce qu'on nomme galaxies satellites en cosmologie sont en général toutes les galaxies qui ne sont pas la galaxie central d'un amas de galaxies).

En effet, le modèle hiérarchique Bottom-up prédit d'abord l'effondrement de petits halos (dans lesquels peuvent se former de petites galaxies) qui vivent dans un zone plus grande qui s'effondrera ensuite pouvant donner lieu a une galaxie bien plus grande en son centre accompagné de ces petites galaxies préc´demment formées. Puis cet halo avec une 'grande' galaxie et ses 7 naines (le numero est une blague) peuvent se retrouver dans un halo bien plus grand qui s'effondre encore plus tard avec en son sein une galaxie centrale et sa cohorte de 'grandes galaxies' chacune accompagnées de ses naines.

La dernière étape du scénario quand il ne se produit pas donne donc lieu a ce que l'on nomme les galaxies de champs (ou Field galaxies en anglais) et quand il a lieu des galaxies de groupes (Group galaxies).

Revenons a nos naines. La quantié de galaxies naines peut en moyenne être prédite en connaissant le spectre de puissance de la matière noire. En fonction des propriétés de la matière noire (en particulier sa masse dans le cas des Weakly Interracting Massive Particles: WIMPs) a lieu une coupure dans le spectre de puissance ce qui va modifier ce nombre. En celà l'étude des galaxies naines est utilisée pour restreindre les modeles de matière noire.

Maintenant passons a l'astrophysique, car la cosmologie s'arrête a donner un nombre moyen de halos effondrés en fonction d'un spectre de puissance de la matière. En effet ces halos n'ont pas de raison d'avoir une distribution autre qu'isotrope. Mais quand on parle de formation de galaxie, la physique baryonique (terme utilisé en cosmologie mais il faut comprendre les effets électromagnétiques plus force forte, mais en fait surtout les effets electromagnétiques) devient importante et même totalement dominante pour la formation des étoiles. Lorsque 2 petites galaxies naines collisions par exemple, il est certainement faux de vouloir décrire le processus comme étant dominé par la seule gravité. D'ailleurs les collisions de grandes galaxies sont un phénomène important dans l'évolution des galaxies de groupe. C'est ainsi que l'on comprend l'évolution vers les galaxies elliptiques.

De plus, et peut être le plus important ici, les galaxies naines vivent dans le halo de la galaxie plus grande (comme la Voie lactée par exemple). La distribution de la matière 'normale' (pas la matière noire) n'est absolument pas distribuée de manière isotrope. Dans le cas de la Voie lactée la majorité de la masse est dans le plan du disque. Et donc a petite échelle, où la densité de matière est dominée par la matière normale il n'y a absolument pas d'isotropie.

Pour te convaincre de cela je te mets l'image de lentille fort part l'amas Abell 370:



Tu peux voir comment la galaxie lentillée a droite a beaucoup de déformations quand au voisinages des différentes galaxies de l'amas Abell 370. La courbure donnée par la matière noire est un arc de cercle régulier comme tu peux le voir a la gauche avec la galaxie bleue qui se répète 2 fois. Les déformations a un arc de cercle sont causées par la matière normale des galaxies dont la densité est bien plus importante localement que la matière noire.

Donc revenons a la Voie lactée et ses naines. Lorsque la Voie lactée s'est formée en formant son disque celà peut (et très certainement) avoir eu un impact sur les orbites des galaxies naines par effets de marée gravitationnelle. De plus, il est très probables que ces galaxies naines est traversées la Voie lactée provoquant une certaine 'friction'. Ils est illusoire de penser que la vie des galaxies naines satellites n'aient en rien été affectée par la distribution de matière normale de la galaxie centrale. Seulement ce sont des effets très compliqué qu'il est excessivement difficile de prendre en compte dans les simulations numérique. Il est donc bien plus facile d'écrire un article provocateur qui dit que si on ne prend absolument pas en compte l'astrophysique de formation et évolution des galaxie, le modèle cosmologique ne permet pas de rendre compte des observations a des échelles où la matière normale (infiniment plus compliqué a modéliser que la matière noire) domine une partie des processus.

J'étant ce commentaire aux discussions sur le problème de Cusp-Core des amas de galaxies.

Je suis un peu violent envers certaines conclusions de ce genre de certains collègues. Ta question en revanche est très pertinente et m'a permis d'écrire une réponse un peu détaillée sur ce sujet passionnant et très important.

La conclusion est que le modèle cosmologique sans astrophysique plus compliquée ne rend pas compte de pas mal d'observations aux petites échelles ce qui est normal. CEPENDANT: celà ne veut pas dire que le modèle Cosmo actuel est correcte (d'ailleurs comme tout modèle il est faux dans une certaine mesure). Mais cette observation ne peut absolument pas remettre le modèle cosmologique en défaut vu que les processus dominant ne sont pas tous pris en compte dans la modélisation.

C'est un sujet ouvert mais mon avis est que la solution au plan des galaxies naines est bien plus a chercher dans les processus a petites échelles, combiné aux conditions initiales données par la cosmologie.

Si quelqu'un a un avis différent, je serai heureux de le lire. Ainsi va la science!

Cordialement,
Physeb

[Gilgamesh]

Il me semble aussi que l'alimentation des spirales par les courants de gaz froids peuvent expliquer la morphologie locale.

[curiossss]

Merci Physeb pour ton commentaire détaillé.

Je ne suis pas spécialiste mais pour ma part je considère que si le modèle cosmologique standard explique globalement les structures que forme la matière dans l'univers c'est qu'il est globalement juste.

Je me demandais justement s'il n'y avait pas d'autres forces que la Gravité qui étaient responsables des étrangetés observées.
Comme tu dis si ces étrangetés sont dues à des effets multiples il sera difficile de les reproduire par simulation.

Par curiosité, connais-tu l'angle que fait le plan des galaxies satellites de notre galaxie par rapport au plan de notre galaxie ?
(et/ou même question concernant la galaxie d'Andromède)

[A voir en vidéo sur Futura]

[curiossss]

Gilgamesh, ta réponse est venue pendant que j'écrivais à Physeb. Tu as des liens évoquant ces courants de gaz froids ? Merci.

[physeb2]

En effet Gilgamesh les courants froids de formation d'étoile sont certainement liés (que tu trouvera sous le nom de 'Stellar streams' dans la littérature curiossss).

D'ailleurs il me semble qu'il y a une certaine difficulté a savoir dans certains cas si ce sont des galaxies naines où plus simplement des amas d'étoiles dans un Stellar Stream. Après je ne suis pas du tout un expert du sujet donc je ne m'aventurerai pas plus loin.
Pour ce qui est de ta question sur l'inclinaison du plan relatif au disque de notre galaxie il semble qu'il soit de l'ordre de 80 degrés. Je me réfère a cet article qui devrait te donner une vision bien plus complète et moins biaisé que la mienne :
https://arxiv.org/pdf/1802.02579.pdf

[Gilgamesh]

Gilgamesh, ta réponse est venue pendant que j'écrivais à Physeb. Tu as des liens évoquant ces courants de gaz froids ? Merci.

Je peux te conseiller cette bonne conf de l'IAP pour avoir une vue d'ensemble de la formation galactique :
https://www.youtube.com/watch?v=_maI3G8-AQ0

[Nicophil]

Bonjour,

Je me demandais justement s'il n'y avait pas d'autres forces que la gravité qui étaient responsables des étrangetés observées.

Une force répulsive ?

[Deedee81]

SAlut,

Une force répulsive ?

AMHA avant de faire intervenir des forces inconnues (qu'elles soient répulsives, attractives ou spéculatives) il y a beaucoup à faire avec ce qui existe. De fait, le contenu de l'univers est riche et extrêmement complexe et sa dynamique l'est tout autant : nuages de gaz, étoiles et formations stellaires, galaxies, amas globulaires, fusions de galaxies, amas, superamas, des champ magnétiques, des flux divers et variés de particules, des jets, des rayonnements, des supernovae, etc... etc... etc.... Décrire l'évolution de tout ça nécessite de faire appel à presque toutes les branches de la physique : physique nucléaire, électromagnétisme, thermodynamique, mécanique des fluides...... Et on a des équations complexes avec des milliards de variables. C'est sans doute le summum de la complexité, simuler iter est du gâteau à côté.

Et les modèles "globaux" comme peuvent l'être la cosmologie sont forcément approchés. Ce qui peut laisser échapper pas mal de choses.

Donc avant de chercher si Merlin l'enchanteur n'a pas laissé traîné sa baguette magique il est important de regarder ce qui existe et.... de le comprendre Dans la formation des grandes structures, de fait, il y a encore beaucoup de travail. Les simulations multi-échelles sont par exemple extrêmement difficiles à réaliser et très gourmandes en temps de calcul. Les pistes suggérées plus haut par physseb2 et Gligamesh sont donc certainement plus fécondes que d'invoquer une force répulsive. En physique, astrophysique, cosmologie, on ne fait intervenir un truc exotique que si on a un phénomène exotique avéré pour lequel aucune autre explication n'est possible (matière noire ou gravité modifiée, énergie noire). Mais pour la formation des structures on est encore trèèèèèès loin d'avoir épuisé le sujet. Avant de chercher une clef sous un lampadaire faut d'abord avoir trouvé le lampadaire (il y a aussi quelques phénomènes encore mal compris comme le sursauts radios longs si ma mémoire est bonne : on a plusieurs hypothèses plausibles et il faut creuser ça avant d'invoquer un truc trop exotique même si certains n'hésitent pas parfois à dire "et si" )

[curiossss]

Merci à tous pour vos réponses. Ca reste un sujet extrêmement intéressant car personne ne s'attendait à ces observations.

[Deedee81]

Salut,

personne ne s'attendait à ces observations.

En effet Et c'est aussi un sujet extrêmement riche.