Demandez à Ethan: les étoiles peuvent-elles s'échapper de la galaxie sans endommager la planète?

Bien que les étoiles de notre galaxie vivront des milliards d'années, une catastrophe peut parfois se produire avec certaines d'entre elles, ce qui la fera sortir d'une orbite stable à travers la galaxie. Se pourrait-il que cette étoile non seulement sorte de l'orbite, mais qu'elle quitte définitivement la galaxie? Et si oui, se pourrait-il qu'elle puisse s'accrocher à ses planètes, à la suite de quoi apparaîtra un monde intergalactique habité dans lequel votre «soleil» (et éventuellement plusieurs autres planètes) seront les seuls luminaires visibles? Notre lecteur de cette semaine demande:

Une étoile peut-elle échapper à l'attraction gravitationnelle d'une galaxie? Si oui, peut-elle emporter avec elle les planètes qui se déplacent en orbite autour d'elle? Si oui, et si vous vous trouvez sur une telle planète et regardez dans le ciel nocturne, verrez-vous les constellations constituées de galaxies?


Hickson Compact Group 31 , Instantané Hubble. Une belle "constellation", mais comparable en luminosité à plusieurs étoiles de notre galaxie - elles se distinguent par les rayons de diffraction

Lorsque vous regardez les étoiles dans le ciel nocturne, il peut être surprenant que vous vous rendiez compte qu'elles se trouvent toutes dans notre galaxie de la Voie lactée. De plus, presque toutes les étoiles que nous pouvons voir sont situées à plusieurs centaines d'années-lumière de la Terre - et c'est une bagatelle à l'échelle galactique. Comme notre Soleil, ils se déplacent autour du centre de notre Galaxie à une vitesse d'environ 220 km / s, la plupart se déplacent par rapport à cette rotation à une vitesse de ± 20 km / s, donc la position relative des étoiles change avec le temps. Presque chacun d'entre eux n'est pas seulement une boule de feu de fusion nucléaire et de lumière, mais très probablement, le propriétaire de son propre système solaire, avec des planètes et parfois avec d'autres étoiles. Pour la plupart, ces étoiles se déplacent simplement dans la galaxie sur une orbite nette et stable, du fait que l'attraction de la Voie lactée est tout à fait prévisible et que d'autres étoiles passent très rarement près d'elles.


Les distances entre le Soleil et la plupart des étoiles les plus proches sont affichées correctement, mais si l'image était à l'échelle, alors même la plus grande des étoiles aurait moins d'un millionième de pixel.

Mais les étoiles vivent très longtemps, et bien que les distances entre elles soient énormes, des rapprochements se produisent assez régulièrement. Bien qu'une vitesse de ~ 220 km / s soit suffisante pour se déplacer sur une orbite presque circulaire autour du centre galactique, quelques centaines de km / s suffisent pour quitter complètement la galaxie. Sur la base des résultats de l'expérience RAVE (expérience de vitesse radiale), qui a collecté des données sur des centaines d'étoiles à grande vitesse, nous avons déterminé que la masse totale de la Voie lactée est d'environ 1,6 billion d'étoiles solaires, ce qui signifie que la vitesse d'emballement à notre distance du centre sera de entre 500 et 550 km / s. Une poussée supplémentaire à une vitesse de 300 km / s dans la bonne direction - et nous commencerons à nous déplacer dans l'espace intergalactique.


Quatre étoiles qui s'échappent traversent des zones de gaz interstellaire dense, laissant des ondes lumineuses et des traces de gaz lumineux

L'interaction gravitationnelle étroite des étoiles n'est pas si rare. Environ une fois tous les millions d'années, une étoile se rapproche du nuage d'Oort , et probablement environ cinq fois dans notre histoire, l'étoile s'est approchée de nous à distance de la ceinture de Kuiper . Plusieurs étoiles se déplacent si rapidement dans notre galaxie que nous sommes convaincus qu'elles ont récemment reçu une accélération gravitationnelle d'une certaine masse - comme une étoile mondiale , qui, en raison du mouvement rapide à travers l'espace interstellaire, laisse une queue derrière elle.



Le monde, se déplaçant à une vitesse supplémentaire de «seulement» 63 km / s, ne quittera pas notre Galaxie dans un avenir proche, mais il convient de noter qu'il a un compagnon, une naine blanche - et cela implique que de forts «coups de pied» de gravité ne suffisent pas afin de briser le système solaire! Nous pouvons regarder l'étoile la plus rapide de la Voie lactée - US 708 - pour faire connaissance avec l'étoile en fuite. Elle pourrait obtenir une vitesse de 1200 km / s à partir d'une supernova (peut-être même d'une rare supernova d'une "double explosion"), et maintenant elle quitte la Voie lactée.



L'espace intergalactique doit contenir un grand nombre d'étoiles, car l'Univers avait plus de dix milliards d'années pour éjecter les étoiles de leurs galaxies. De plus, les régions de formation d'étoiles - amas ouverts et globulaires - sont extrêmement denses, où dans chaque petit volume il y a beaucoup d'étoiles et de nombreuses possibilités pour déclencher l'effet de la fronde gravitationnelle . Il y a un effet si bien étudié et calculé dans les simulations que nous avons un terme spécial pour cela: la relaxation violente. Avec l'accumulation de nombreuses masses de tailles différentes, reliées ensemble par gravité, les masses les plus légères sont souvent rejetées hors de l'amas à des vitesses dangereuses, et les autres deviennent encore plus connectées. Cela explique pourquoi certains des plus anciens amas globulaires sont si concentrés autour du centre.


Amas globulaire Messier 75, avec une forte concentration autour du centre. Son âge dépasse 13 milliards d'années.

Et bien que des interactions trop proches de la planète puissent la jeter, les simulations montrent que ces cas sont rares et que la plupart des planètes doivent rester en place. Et bien que près d'un million d'étoiles puissent être jetées hors de la Voie lactée à ce moment-là, notre Univers est encore assez jeune. Après de nombreux quadrillions d'années, ce nombre augmentera et la plupart des étoiles qui existaient dans la Voie lactée seront jetées, y compris, peut-être, ce qui reste de notre Soleil. Les premières étoiles intergalactiques ont été découvertes dans l'amas de la Vierge en 1997, ce qui prouve que ce phénomène fonctionne depuis longtemps.



Soit à cause de coups de pied gravitationnels, soit de secousses de supernovae, les étoiles sortent constamment des galaxies. Après cela, ils se retrouvent dans un espace intergalactique, dont le ciel nocturne n'est éclairé que par des galaxies lointaines, qui peuvent ressembler à un cadre d'un beau film réalisé sur la base de Sloan's Sky View: A Flight Through The Universe.



Ce qui sera vu ne ressemblera pas à des constellations, mais décrira la structure à grande échelle de l'Univers. Dans cette situation, vous vous demandez peut-être pourquoi votre Soleil est le seul dans le ciel nocturne et pourquoi vous êtes si malchanceux que vous ne voyez que des taches lointaines. Sont-elles composées de milliards d'étoiles qui ressemblent à la vôtre, alors que vous avez eu beaucoup de malchance d'être seul? Ou êtes-vous au contraire chanceux de considérer l'univers entier que la galaxie ne bloque pas? Tout dépend du point de vue!