Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Partenaires
Organismes
 CEA
 ESA
Sites Web
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Michel le Mardi 21/02/2012 à 00:00
Collision de galaxies: le clash du Dragon
La galaxie spirale NGC 5907, dans la constellation du Dragon, serait née d'une collision-fusion majeure survenue il y a 8 à 9 milliards d'années. C'est la conclusion que tirent six chercheurs de l'Observatoire de Paris, du CNRS, de l'Académie des sciences (Une académie des sciences est une société savante dont le rôle est de promouvoir la recherche scientifique en réunissant certains des chercheurs les plus éminents, en tenant des...) chinoise et d'Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) après 18 mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de travail et des simulations numériques impliquant 200 000 à 6 millions de particules qui expliquent – en images - comment s'est formé ce vaste ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) et d'étoiles entouré de boucles de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...). Les résultats, publiés en ligne le 13 février 2012 par Astronomy and Astrophysics, constituent un test des scénarios cosmologiques.

De nombreuses collisions ont perturbé l'évolution des galaxies, telles que notre Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...), depuis l'aube de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Environ la moitié des galaxies spirales actuelles auraient ainsi subi des épisodes de collision-fusion majeure au cours des derniers 9 milliards d'années. La galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la...) vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de profil NGC 5907, à environ 45 millions d'années-lumière de distance, dans la constellation du Dragon, fait partie de celles-là. Elle revêt un aspect effilé de "lame de couteau (Un couteau est un outil tranchant comportant une lame et un manche.)" car elle est vue par la tranche et dépourvue de bulbe (Un bulbe est une pousse souterraine verticale disposant de feuilles modifiées utilisées comme organe de stockage de nourriture par une plante à dormance.) central proéminent: ce type de galaxies dominées par leur grand disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) semblait, jusqu'ici, plutôt difficile à produire via des fusions majeures de galaxies.


Comparaison de la galaxie NGC 5907 du Dragon (à gauche) et du résultat de simulation (à droite). Dans l'un et l'autre cas, on obtient une galaxie spirale ((voir page de discussion)) vue de profil entourée de quatre boucles de matières,
signature de la collision-fusion.
© Jay Gabany, cosmotography.com/Observatoire de Paris/CNRS/Pythéas/NAOC

Les images très profondes à grand champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) réalisées depuis 1998 révèlent un astre entouré d'un système complexe de courants, d'arches de matière et de boucles géantes de matière qui retombent sur lui. Le phénomène dessine une rosette ténue autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de la galaxie. Il constituerait l'empreinte fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine,...) de la rencontre à l'origine de NGC 5907. Durant 18 mois, une équipe de six chercheurs appartenant à l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la...), au CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), aux Observatoires astronomiques nationaux de l'Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs pairs, qui a pour mission de veiller aux usages...) des sciences chinoise et à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter...) Pythéas (Aix-Marseille Université/CNRS) a étudié ceci de manière intensive à l'aide de simulations hydrodynamiques mettant en œuvre de 200 000 à 6 millions de particules afin de comprendre la formation des structures. Au final, elle s'explique si l'on suppose que l'astre a été engendré par collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) de deux galaxies spirales de taille assez comparable: l'une probablement 3 à 5 fois plus massive (Le mot massif peut être employé comme :) que l'autre.

Aujourd'hui, de nombreuses galaxies spirales de l'Univers local possèdent de telles structures étendues, peu lumineuses et rougies dans leur voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout point. En...): le halo périphérique. Autour de NGC 5907 du Dragon, les boucles se prolongent jusqu'à 150 000 années-lumière de part et d'autre du disque: une distance comparable au diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) de la galaxie, 180 000 années-lumière. Les trainées incurvées se composent des étoiles arrachées, lors de la rencontre, par la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) et les forces de marées. Leur forme est délicate à prédire. Pourtant, les astronomes français et chinois sont parvenus à la reproduire par le calcul: un disque mince, voilé (gauchi) entouré de quatre boucles géantes autour.

L'Univers à l'épreuve

Cette étape représente un test des scénarios cosmologiques de formation et d'évolution de l'Univers. Parmi ceux-ci, le "modèle hiérarchique" stipule (En botanique, les stipules sont des pièces foliaires, au nombre de deux, en forme de feuilles réduites située de part et d'autre du pétiole, à sa base, au point d'insertion sur la tige.) que les galaxies se seraient assemblées par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques,...) et acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de briques successives.

Jusque-là, la morphologie torturée du voisinage de la galaxie spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) du Dragon semblait davantage due à la collision mineure d'une galaxie spirale principale et d'un petit compagnon ou satellite (Satellite peut faire référence à :), 100, 400, 1000 ou 4000 fois moins massif (Le mot massif peut être employé comme :). À la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) des simulations, cette option paraît défavorisée: aucun des modèles ne résiste à l'interprétation cosmologique. Au contraire, la galaxie de 85 milliards de masses solaires, composée à 23 % de gaz d'hydrogène-hélium et à 77 % d'étoiles brillantes, le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) baignant dans un halo de matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies....) quatre fois conséquent, se serait formée par collision de deux galaxies spirales riches en gaz. La fusion de deux univers-îles d'un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme....) de 90 milliards de masses solaires, et qui contiendraient 60 à 80 % de gaz plus 40 % à 20 % d'étoiles, serait de nature à produire la galaxie souhaitée. Les disques des galaxies initiales sont détruits par l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.), puis reconstruits sous forme d'un seul.

Bonus scientifique

Les simulations délivrent, en outre, une prédiction concrète (La concrète est une pâte plus ou moins dure obtenue après extraction d’une matière première fraîche d’origine végétale (fleurs, feuille) par...) supplémentaire. Sur les images, d'autres boucles, plus grandes mais moins lumineuses que les quatre premières, devraient apparaitre jusqu'à 300 000 années-lumière de distance. Un fait qui pourra aisément être vérifié par de prochaines campagnes d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des amateurs...) à venir.

Les travaux numériques ont été réalisés sur:
- des machines à 32 et 196 cœurs de calcul de l'Observatoire de Paris
- le supercalculateur à processeurs graphiques et 680 cœurs de Pékin (Pékin (ou Beijing) (?? ; pinyin : B?ij?ng   Écouter la prononciation en mandarin , « la capitale du nord ») est la...) en Chine. Ce dernier est réputé capable d'effectuer 50 000 milliards d'opérations à la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan....).

Le code hydrodynamique parallèle TreeSPH dérive du programme Gadget-2 librement distribué. Les chercheurs l'ont adapté à leurs besoins en y implantant une description de la formation des étoiles, des processus de refroidissement et de rétroaction.

Les chercheurs appartiennent au laboratoire Galaxies, Étoiles, Physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) et Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) GEPI (1), aux Observatoires astronomiques nationaux NAOC de l'Académie des sciences chinoise (National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences) et au Laboratoire Astrophysique (L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers (étoiles, planètes, galaxies, milieu...) de Marseille LAM (2). Ils ont travaillé avec le soutien du Laboratoire international associé Origines, créé le 22 octobre 2008 à Pékin. Les chercheurs auteurs de l'étude sont Jianling Wang, François Hammer, Evangelie Athanassoula, Mathieu Puech, Yanbin Yang et Hector Flores.

Les images haute résolution, les animations et les vidéos (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non de type...) tirées des simulations scientifiques sont disponibles en libre téléchargement (En informatique, le téléchargement (en anglais download) est l’opération de transmission d’informations — programmes, données, images, sons,...).


Notes:

1- Le GEPI est un département scientifique de l'Observatoire de Paris et un laboratoire Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot.

2- Le LAM est un laboratoire de l'Institut Pythéas (Aix-Marseille Université/CNRS).


Référence:

Loops formed by tidal tails as fossil records of a major merger, paru le 13 février 2012 dans la revue Astronomy and Astrophysics.


Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS