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Demandez à Ethan n ° 62: la plus grande galaxie spirale

Dans l'Univers, il existe des galaxies d'une taille irréelle, des milliers de fois plus grandes que la nôtre. Mais parmi eux, il n'y a pas une seule spirale!


Parfois, je m'assois seul sous les étoiles
et je pense aux galaxies à l'intérieur de mon cœur
et je me demande si quelqu'un veut
que tout cela en vaille la peine.
Je veux.
- Testy MacTesterson

En observant le ciel nocturne depuis la zone sombre à l'œil nu, vous pouvez voir des étoiles, des planètes et même des amas et des nébuleuses sombres. Mais si vous trouvez un ciel sans lune vraiment sombre, un objet domine tous les autres par son ampleur et sa portée: la grande Voie lactée!



C'est le plan de notre galaxie, visible depuis le bord de notre point de vue de l'intérieur. Il est immense, contient des centaines de milliards d'étoiles et s'étend sur plus de 100 000 années-lumière de diamètre. Mais qu'en est-il des grandes galaxies? Il est peu probable que le nôtre soit si exceptionnel? Et à ce sujet cette semaine, une question a été posée par le lecteur Doug Wats:

Pourquoi n'y a-t-il pas de très grandes galaxies? Existe-t-il des restrictions qui empêchent les galaxies spirales de devenir plus de mille ou dix mille fois plus grandes que la Voie lactée ou Andromède?

Il s'avère que la Voie lactée est loin d'être la plus grande des galaxies spirales. Comme Andromède, la plus grande galaxie de notre ciel en taille angulaire.



Bien sûr, Andromeda a l'air si grand dans notre ciel à cause d'une combinaison de deux facteurs:

c'est vraiment grand! Il contient environ un billion d'étoiles - c'est-à-dire 3 à 5 fois plus que le nôtre, et son diamètre est plus de deux fois le diamètre de notre galaxie - il est de 220 000 années-lumière. C'est la plus grande galaxie de notre groupe local,
elle est proche de nous! À seulement 2,54 millions d'années-lumière - c'est la plus grande galaxie la plus proche de nous. Le

groupe local ne s'appelle pas en vain ainsi - tout ce qui y pénètre est gravitationnellement lié à nous. Après plusieurs milliards d'années, Andromède, la Voie lactée, la galaxie Triangle et toutes les autres petites galaxies fusionneront en une seule galaxie géante.

Et le type de cette galaxie, que vous le croyiez ou non, contient la réponse à la question d'un lecteur.



Le résultat n'est pas une galaxie spirale supérieure à la nôtre, mais une elliptique géante! Avant de commencer à discuter des causes de ce phénomène, nous rappelons que nous sommes engagés dans la science, et l'examen de quelques exemples isolés ne sera pas suffisant. Si nous devons calculer correctement ce qui va arriver à l'Univers, nous devons prendre en compte l'ensemble des faits observés et en tirer des conclusions.

Si nous regardons toutes les galaxies de l'Univers - et choisissons la plus grande - que verrons-nous?



Voici un exemple intéressant pour vous - il y a plusieurs galaxies sur cette image, et l'une d'entre elles est assez comparable à la Voie lactée. C'est la spirale à droite - IC 4970, interagissant gravitationnellement avec son voisin géant.

Mais la galaxie géante de cette image, celle qui a deux manches énormes, s'étend encore plus loin que l'image ne le montre. Grâce à la lumière ultraviolette observée depuis le vaisseau spatial GALEX, nous savons qu'en termes de dimensions physiques, cette galaxie est la plus grande galaxie spirale de toutes les ouvertes.



Il s'agit de la galaxie NGC 6872, de 522 000 années-lumière de diamètre. Il y a peut-être des spirales plus grandes, mais nous avons trouvé celle-ci, car elle n'est qu'à 200 millions d'années-lumière de nous. Cependant, il est beaucoup plus massif que la Voie lactée, Andromède et même leur combinaison - il est beaucoup plus grand et, à en juger par nos idées, une plus grande spirale peut difficilement se former.

Mais il y a encore plus de galaxies - elles sont toutes juste elliptiques!



Même après avoir étudié l'amas de la Vierge, le grand amas de galaxies le plus proche, nous trouverons une grande galaxie Messier 87 d'un diamètre d'un million d'années-lumière, contenant des billions d'étoiles et une masse dépassant les nôtres 200 fois.



La galaxie dans l'image ci-dessus est IC 1101, la plus grande galaxie trouvée dans l'univers. Il est situé à une distance de 1,07 milliard d'années-lumière, contient 100 billions d'étoiles (1000 fois plus que la Voie lactée), sa masse est de 10 15 solaires et son diamètre de 5-6 millions d'années-lumière.

Si vous la comparez avec la plus grande des galaxies spirales connues, il s'avère qu'elle a:
  • presque 100 fois plus d'étoiles
  • plusieurs centaines de fois plus de masse
  • 10 fois le diamètre


Le lecteur a donc raison!



Dans l'Univers, on peut trouver suffisamment de galaxies - généralement au centre d'amas géants - dont la masse est des centaines et des milliers de fois supérieure à la masse de la Voie lactée, mais elles ne sont pas toutes en spirale. Par exemple, la spirale énorme et lumineuse en bas à droite sur l'image de l'amas de Fornax (ci-dessus) a une taille physique identique à celle des plus grandes galaxies en haut à gauche, mais en masse, elle n'atteint même pas Andromède, et les galaxies elliptiques géantes sont beaucoup plus grandes qu'Andromède en masse.

Alors pourquoi les galaxies spirales perdent-elles, à commencer par une certaine taille? Pour comprendre cela, voyons une simulation de la formation d'une galaxie, avec ma description des étapes de développement:


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Ceci met fin à la simulation et à cette partie de l'histoire. C'est très probablement ainsi que la Voie lactée, Andromède et toutes les autres galaxies spirales se sont formées. Un énorme nuage de gaz s'est effondré en raison de la gravité, s'est transformé en crêpe et a tourné. Les ondes de densité résultant des irrégularités du disque ont créé un motif en spirale, et il est resté tel, car aucun événement catastrophique ne l'a violé.

Mais le processus même par lequel naissent les grandes galaxies - la fusion de deux ou plusieurs grandes galaxies - contribue également à la destruction de la structure en spirale!



C'est essentiellement ce que nous observons: les galaxies isolées qui n'ont jamais participé à la fusion ont une forme en spirale. Les galaxies impliquées dans la fusion sont très déformées et contiennent d'énormes quantités d'étoiles en formation. Et les galaxies qui ont récemment traversé ce processus, et où la formation active des étoiles est déjà terminée, se calment, formant une forme elliptique.



Si nous voulions que deux grandes galaxies fusionnent et forment une spirale, elles devraient avoir une configuration initiale d'appariement extrêmement réussie (ce qui est statistiquement peu probable), y compris l'orientation et la rotation souhaitées. Et plus il y a de fusions de grandes galaxies, plus nous avons de chances de détruire la structure spirale et de rester elliptique.

Il existe même plusieurs galaxies ressemblant à un hybride de spirales et d'ellipses. On pense que cela s'est produit à la suite d'une «fusion semi-grande», lorsqu'une grande galaxie fusionne en une plus petite, résultant en une forme elliptique, mais conservant une forme en spirale.



C'est pourquoi les plus grandes galaxies spirales de l'Univers ne sont pas si grandes, et les plus grandes galaxies passent par la fusion, plus elles ont de chances de devenir elliptiques géantes plutôt que spirales! Merci pour la merveilleuse question, Doug, et j'espère que la réponse satisfera votre curiosité. Envoyez-moi vos questions et suggestions pour les articles suivants.

Source: https://habr.com/ru/post/fr395467/

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