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Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?



  1. #1
    BendingLight

    Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?


    ------

    Bonjour,

    J'ai souvent entendu dire que la coalescence (fusion) de deux galaxies, du fait du "chaos stellaire" qu'elle impliquait, menait plutôt à une galaxie résultante qui serait elliptique ou irrégulière.

    Ce matin dans une conf grand public j'ai entendu que ça pouvait également mener à une galaxie spirale, donc avec une structure plus "fine", et que ce serait le cas, entre autres, pour la future collision de la Voie Lactée avec Andromède.

    Qu'en pensez-vous?

    Merci d'avance!

    -----

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  3. #2
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Citation Envoyé par BendingLight Voir le message
    Bonjour,

    J'ai souvent entendu dire que la coalescence (fusion) de deux galaxies, du fait du "chaos stellaire" qu'elle impliquait, menait plutôt à une galaxie résultante qui serait elliptique ou irrégulière.

    Ce matin dans une conf grand public j'ai entendu que ça pouvait également mener à une galaxie spirale, donc avec une structure plus "fine", et que ce serait le cas, entre autres, pour la future collision de la Voie Lactée avec Andromède.

    Qu'en pensez-vous?

    Merci d'avance!
    A priori (c'est un domaine qui est encore assez mal contraint) ça dépend de 2 choses :
    * le temps de relaxation : la fusion est un phénomène lent à l'échelle galactique (pls centaine de Ma), les grosses galaxies irrégulière sont des galaxies en cours de fusion. Elles vont ensuite retrouver une forme plus symétrique.
    * le gaz restant : la fusion booste la formation stellaire et peut réactiver le trou noir central ce qui consomme le gaz galactique ou contribue à le chasser du système. S'il n'y a plus de gaz, la natalité s’éteint et on aboutit à une galaxie elliptique, sinon on retrouve une spirale.
    Parcours Etranges

  4. #3
    BendingLight

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    D'accord merci beaucoup, du coup j'ai d'autres questions :

    * quand tu parles de réactiver le trou noir central, il s'agit bien bien de l'expulsion de jets?

    * pourquoi s'il y a suffisamment de gaz et à long terme la galaxie va forcément retrouver une forme plus symétrique? (ça vient de quel(le) mécanisme ou loi physique?)

  5. #4
    BendingLight

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    En fait je crois que j'ai compris, cette forme +symétrique c'est comme un retour à l'équilibre dans le temps(?) Mais de là à ce que ça prenne vraiment une forme spirale ...?!?

  6. #5
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Oui le trou noir central quand il est alimenté s'entoure d'un disque d'accrétion et éjecte des jets polaires. Ces jets ont un effet chasse neige sur le gaz galactique ou le gaz d'amas (c'est une voie d'explication pour le ratio matière baryonique/matière noire très faible des galaxies).

    Concernant l'adoption d'une forme régularisée cela fait intervenir des forces de friction dynamique. Lorsque le corps stellaire d'une galaxie se meut au travers du halo de matière noire d'une autre galaxie, cela forme inévitablement une accumulation de ce fluide dans le sillage du corps stellaire, ce qui engendre des forces de freinage. Tout processus visqueux aboutit à une forme d'équilibre.

    Concernant l'origine de la forme spirale, je reposte un ancien message :

    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 (loi de Képler) 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) : approchant du bras, elles vont y "plonger", vu que la gravité y est un peu plus élevées, et mettre un peu plus de temps à en sortir, pour la même raison ; et ceci va entretenir l'écart de densité, à l'instar d'un embouteillage qui force les voitures à stagner sur place et les libère avec retard, ce qui entretient en son sein l'écart à la densité de voitures avec le reste du réseau routier. L'orientation des bras donne bien le sens intuitif du mouvement général mais si tu visualises leurs positions successive de millions d'années en millions d'années tu t’aperçois qu'ils remontent lentement le courant au lieu d'avancer avec. L'onde de densité se propage 'vers l'arrière', comme un embouteillage.

    Sauf sur le cercle dit de corotation, les étoiles n'ont pas la même vitesse angulaire que celle du bras galactique qui est donc tout le temps composé de nouvelles étoiles. Mais il y a a peu près le même nombre d'étoiles sur toute le périmètre d'une galaxie. Ce qui fait que les bras brillent plus, et d'une lumière bleutée, c'est qu'il n'y a que là que l'on peut trouver des étoiles massives, de hautes température (rayonnant dans le bleu), haute luminosité (les bras sont plus brillants) et faible durée de vie (elles n'ont pas le temps de quitter le bras).

    En lien avec ça, ce qui "fait" la spirale, c'est la présence de gaz en abondance. En gros :

    galaxie spirale = galaxie riche en gaz
    galaxie elliptique = galaxie 'dégazée'.

    Les spirales sont a priori un stade évolué de galaxies naines - sans bras - qui évoluent lentement et par bouffée de formation stellaire. En fusionnant elles forment des structures qui finissent par former des étoiles de façon autonome à cause des ondes de densité qui les traversent : des spirales. Sinon, elles évoluent peu sur des temps cosmologiques et 'servent' de réserve de gaz frais.

    Quand deux spirales fusionnent les étoiles s'ignorent (leur diamètre est vraiment trop infime) mais les nuages de gaz s'affrontent et cela donne naissance à d'énormes bouffées stellaires qui consomment le gaz galactique. Privée de gaz, la galaxie évolue en un essaim d'étoiles qui se redistribuent leur vitesse et finissent par former une vaste ruche d'étoiles agées (dans les jaune orange) orbitant à toutes les latitudes : des elliptiques.

    Si ce scénario "hiérarchique" est exact, et comme l'Univers n'est formé que de gaz à l'origine, on pressent que la spirale est un stade primitif et l'elliptique un stade évolué.
    Parcours Etranges

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    BendingLight

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Ok merci pour la réponse détaillée!

    Au final il est quand-même plus probable d'obtenir une elliptique comme galaxie résultante d'une coalescence.

    En cherchant hier, j'avais trouvé ça : https://www.obspm.fr/naissance-des-galaxies.html l'idée que ça puisse éventuellement donner des spirales semble "relativement" récente.

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  10. #7
    Garion

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    * le gaz restant : la fusion booste la formation stellaire et peut réactiver le trou noir central ce qui consomme le gaz galactique ou contribue à le chasser du système.
    Bonjour Gilgamesh,
    Le "ou" à la fin , c'est "ça booste ou ça chasse" ou bien "ça consomme ou ça chasse" ?
    Merci d'avance.

  11. #8
    champetre

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Bonjour,

    Il y a quelques années, j'avais fait un logiciel pour étudier ça (je pouvais disposer d'une heure par semaine sur un GROS mainframe), et le résultat était dépendant de l'orientation relative, mais le plus souvent, le résultat était une elliptique (sur environ 2000 tests, je n'ai obtenu que 2 fois une spirale !)


  12. #9
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Citation Envoyé par Garion Voir le message
    Bonjour Gilgamesh,
    Le "ou" à la fin , c'est "ça booste ou ça chasse" ou bien "ça consomme ou ça chasse" ?
    Merci d'avance.
    Les deux. Le fait de booster la formation stellaire ça consomme du gaz.
    Ça répond à ta question ?
    Parcours Etranges

  13. #10
    Garion

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Les deux. Le fait de booster la formation stellaire ça consomme du gaz.
    Ça répond à ta question ?
    Merci, mais en fait ma question, c'était de savoir si "réactiver le trou noir central ce qui consomme le gaz galactique" pouvait l'éjecter. Je comprend que des phénomènes gravitationnels peuvent éjecter un trou noir, mais pas vraiment en quoi consommer du gaz pourrait y contribuer.

  14. #11
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Coalescence de deux galaxies : forme de la galaxie résultante?

    Citation Envoyé par Garion Voir le message
    Merci, mais en fait ma question, c'était de savoir si "réactiver le trou noir central ce qui consomme le gaz galactique" pouvait l'éjecter. Je comprend que des phénomènes gravitationnels peuvent éjecter un trou noir, mais pas vraiment en quoi consommer du gaz pourrait y contribuer.
    Ah non, sinon ce serait déjà fait et toutes les galaxies seraient "dénoyautées". Les jets sont symétriques, en terme de quantité de mouvement.
    Parcours Etranges

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