Bras de galaxies spirales
Dans les deux derniers articles, nous avons utilisé deux thèmes qui peuvent être considérés comme de petits détails de la structure des galaxies spirales. Pour la même raison peuvent être des détails inconnus. Cette fois, nous parlons de la même structure spirale. Bien que les problèmes de la création de bras spiraux et de la dynamique postérieure n'aient pas encore été résolus, ces deux dernières années, des nouvelles ont eu lieu tant dans le domaine théorique que que dans celui expérimental, auxquelles nous nous référerons.
B. L'année précédente, Elmergreen et son compagnon, à travers des programmes informatiques sophistiqués, ont étudié la photo intensifiée de la galaxie M81 pour obtenir une image de la structure que nous verrions si la galaxie était en face. Outre le M81, des photos des galaxies M51 et M100 ont également été traitées. Comme on le verra plus loin, les résultats obtenus avec cette méthode confirment la théorie de l'onde de densité pour expliquer la stabilité des bras spiraux. La dernière version de cette théorie a été publiée en 1989, C. C. Lin, G. Bertin, S. A. Lowe et R. P. Dans un article signé par Thurstans. Mais avant de parler de ces derniers développements, nous allons faire une brève analyse de la genèse et l'essence de la théorie.
L'objectif de la théorie est d'expliquer la forme et la stabilité des bras spiraux, car en se basant sur le mouvement de la galaxie, ils ne peuvent pas exister tel que nous les connaissons. Le mouvement de rotation sur son axe de la galaxie est différent de celui du solide rigide. La vitesse angulaire n'est pas la même pour tous les points. Sauf à proximité du noyau, la vitesse angulaire de rotation diminue à mesure que le rayon augmente. Ce mouvement est appelé rotation différentielle. En conséquence, si à un moment on générait un rayon formé de matières lumineuses, à 200 ou 300 millions d'années la matière extérieure tournerait, mais autour du noyau deux ou trois. Par conséquent, à cette époque serait constituée la structure d'une galaxie spirale typique. Si l'on considère l'âge des galaxies, alors une spirale de plus de dix tours sera formée. Ce problème est appelé problème de spirale.
C. C. Lin et F. H. In ont été ceux qui ont développé la première formulation de la théorie des ondes de densité (il ya plus de 25 ans, B. Basé sur une idée de Linblad). Selon cette théorie, les bras spiraux sont des ensembles de mats à haute densité qui se déplacent lentement autour du noyau. Cela ne signifie pas que la matière qui génère cette haute densité soit toujours la même. Les étoiles et les nuages de poussière et de gaz remplissent leurs orbites autour du noyau avec la vitesse correspondante. Quand ils sont sur cette route avec un bras, ils souffrent d'un freinage et provoquent une augmentation de la concentration de la matière.
Après avoir traversé le bras sortent à l'avant pour accélérer à nouveau et suivre le voyage. Ceux qui viennent de l'arrière occupent la place des étoiles et des nuages qui ont passé devant. Pour comprendre ce processus, il est généralement comparé à l'embouteillage généré par un camion routier. Le camion et la rangée de voitures qui vous poursuivent vont lentement, mais les voitures qui forment cette rangée ne sont pas les mêmes. Les avant passent le camion et vont de l'avant et par derrière arrivent plus de voitures formant la rangée.
En plus du freinage, les nuages de gaz et de poussière subissent une forte compression en rencontrant le bras. Cette compression favorise le processus de formation des étoiles. Si le noyau est abandonné, toutes les étoiles se forment dans les bras. Parmi eux, les types spectraux 0 et B sont ceux qui mettent en évidence la forme des bras, car grâce à leur grande masse ils sont les plus lumineux. La compression de la masse et les températures intérieures élevées rendent les réactions thermonucléaires plus efficaces, produisant des températures élevées et une luminosité (mais aussi avec un épuisement rapide du carburant).
Par conséquent, nous avons des étoiles de courte durée qui n'ont pas le temps de traverser tout le bras avant de les éteindre. Les étoiles de masse inférieure ont une vie plus longue et ont le temps de tourner autour de la galaxie. Le Soleil, par exemple, est né dans un amas stellaire il y a environ 4,5 milliards d'années, quand un nuage de gaz est entré dans un bras. Depuis lors, le Soleil a échappé à cet amas et a tourné autour du noyau de la galaxie environ 200 tours traversant chaque bras de la galaxie tant de fois. Sans doute, l'effet des étoiles en traversant les bras est beaucoup plus faible que celui des nuages.
La relation entre la formation des bras et des étoiles décrite ci-dessus a été pleinement confirmée dans les années 70. C'est alors qu'ils ont découvert, à travers les radiotélescopes, les premiers nuages moléculaires géants qui créaient des étoiles dans les bras de notre galaxie. Ces nuages sont principalement formés d'hydrogène moléculaire, mais il y a aussi de petites quantités d'autres molécules comme CO et H 2 O. L'hydrogène moléculaire n'émet pas de rayonnement, mais le CO excite. L'excitation se produit par des collisions avec des molécules de H2. Ainsi, du point de vue de la distribution du CO, on peut étudier ces énormes nuages moléculaires. Un nuage que nous pourrions prendre comme modèle pourrait avoir une masse 10 6 fois plus grande que celle du soleil et se formerait probablement à la rencontre du gaz avec le bras. 30% de la masse est en train de former des étoiles.
L'amélioration théorique proposée par les auteurs susmentionnés prédit deux ondes de densité qui pourraient interférer. Le modèle théorique, basé sur ces deux vagues et élaboré par des ordinateurs, fournit une structure spirale qui durerait de nombreux tours pour la galaxie. B. Sur les photos traitées par Elmergreen, vous pouvez voir des trous ou des coupures dans les bras des galaxies. Ces discontinuités seraient la conséquence de l'interférence du sommet d'une onde et de la vallée de l'autre.
Dans ces endroits, il n'y aurait pas d'augmentation de densité, et son étoile et la matière resterait sans obstacles laissant une place dans le bras de voyage. Il semble que les sessions de Elmergreen C. C. Ils confirment la théorie de Lin. Un autre détail intéressant est que sur les photos, vous voyez de petits sacs étoiles qui sortent ou créent par les bras. Ceux-ci seraient des ensembles d'étoiles détournés par la résonance des ondes et leur étude permettrait aux astronomes de calculer les vitesses des deux ondes de densité.
Cependant, il y a un problème fondamental qui reste sans réponse: Comment ces ondes de densité ont émergé?
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