L'écho de la formation de la barre stellaire dans notre Galaxie capturé par Gaia
Publié par Redbran le 01/03/2019 à 14:00
Source: Observatoire de Paris
De nouvelles simulations numériques de la formation de la barre dans la Voie lactée, effectuées par des astronomes de l'Observatoire de Paris, montrent qu'il est possible d'expliquer les spirales dans l'espace des phases récemment découvertes par Gaia. Ces spirales se développent spontanément à partir d'oscillations verticales provoquées par la formation d'un bulbe (Un bulbe est une pousse souterraine verticale disposant de feuilles modifiées utilisées comme organe de stockage de nourriture par une plante à dormance.) en cacahuète. Lorsque des résonances verticales soulèvent les orbites des étoiles dans la barre, pour former le pseudo-bulbe, les oscillations verticales se propagent vers l'extérieur, et sont à l'origine de l'enroulement (Un enroulement en électrotechnique est un conducteur électrique isolé bobiné (enroulé autour d'un support). Cet enroulement peut n'être constitué que d'une seule spire (tour du...) dans l'espace des phases (L'espace des phases est un espace abstrait dont les coordonnées sont les variables dynamiques du système étudié.). Ainsi, il n'est pas nécessaire de faire appel à la perturbation d'un satellite (Satellite peut faire référence à :) massif (Le mot massif peut être employé comme :) pour expliquer le processus de mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) incomplet dans l'espace des phases. La perturbation interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant...) de la barre suffit, et peut durer jusqu'à 3 milliards d'années.

Depuis la publication de son deuxième catalogue, la mission Gaia de l'ESA ne cesse de faire de nouvelles découvertes.


Figure 1: Mouvements verticaux induits dans le disque, à l'époque de formation de la barre. Le panneau du haut montre la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) de la barre dans la simulation, en fonction du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). L'époque de formation de la barre est indiquée par la flèche verte, celle de formation du bulbe à cacahuète par la flèche rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). Quand la force de le barre est maximale, on voit des perturbations verticales apparaître dans le disque. Elles sont visibles autant dans la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) des étoiles par rapport au disque galactique (panneau du milieu) que dans leur vitesse (On distingue :) verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) (panneau du bas). Ces perturbations se propagent pendant des milliards d'années dans le disque. Les différentes courbes dans chaque panneau dépendent de la distance du centre de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) simulée, de 0.5 à 20 kpc.

Une des plus marquantes concerne l'existence de structures particulières dans l'espace des phases, c'est-à-dire dans l'espace qui combine positions et vitesses des étoiles pour décrire leur mouvement. Si on trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal, à travers des images haute...) la distance au plan galactique des étoiles au 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...) solaire en fonction de leur vitesse dans la même direction, leur distribution dessine une structure spirale ((voir page de discussion)). Cela a été jusqu'à présent interprété comme dû à un état de non-équilibre de notre Galaxie, possiblement provoqué par le dernier passage à travers le disque de la galaxie du Sagittaire, le satellite actuellement le plus proche de la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le...). Le mouvement actuel des étoiles garderait la mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) de cette perturbation récente.


Figure 2: Spirales dans l'espace des phases révélées par Gaia (à gauche) et détectées dans la simulation (à droite, voir Khoperskov et al 2019). Dans les deux panneaux, la couleur indique la vitesse azimutale moyenne.

Dans un travail publié dans A&A Letters, des chercheurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la navigation....) et du MPE, Garching, ont proposé un scénario différent pour expliquer l'origine de ces structures. Elles constitueraient la trace fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le...) de la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de formation de la barre Galactique, quand celle-ci a acquis sa structure caractéristique en forme de cacahouète observée aujourd'hui. Les mouvements radiaux et verticaux engendrés par sa formation se seraient propagés pendant des milliards d'années dans le disque (voir Fig 1) et seraient mesurables aujourd'hui grâce à Gaia (voir Fig 2). Pour montrer cela, cette équipe a réalisé une des simulations à plus haute résolution jamais réalisée de la Galaxie, en modélisant l'évolution de plus de 100 millions de particules dans le disque, pendant plusieurs milliards d'années. Ce travail ouvre nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de questions et perspectives: est-il possible d'utiliser ces spirales pour dater l'époque de formation de la barre, qui reste encore inconnue dans notre Galaxie ? Et comment démêler les signatures laissées par la formation de la barre de celles induites par le passage de la galaxie du Sagittaire ? Des questions sur lesquelles cette équipe compte travailler dans les mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) qui viennent.


Animation (MP4) Khoperskov et al (2019)

Références publications:
- Khoperskov, Di Matteo, Gerhard, Katz, Haywood, Combes, Berczik, Gomez, 2019, A&A, 622, L6
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