L'origine, l'évolution et les propriétés des galaxies spirales

Les galaxies spirales sont parmi les plus belles et les plus abondantes types de galaxies dans le cosmos. Lorsque les artistes dessinent des galaxies, les spirales sont ce qu'ils visualisent en premier. Cela est probablement dû au fait que voie Lactée est une spirale; tout comme la galaxie d'Andromède voisine. Leurs formes sont le résultat de longues activités d'évolution galactique que les astronomes travaillent toujours à comprendre.

Les galaxies spirales sont caractérisées par leurs bras de balayage qui s'étendent de la région centrale dans un motif en spirale. Ils sont subdivisés en classes en fonction de l'étanchéité des bras, les plus serrés étant classés comme Sa et ceux dont les bras sont les plus lâchement enroulés sont Sd.

Certaines galaxies spirales ont une "barre" passant par le centre de laquelle s'étendent les bras spiraux. Celles-ci sont classées comme spirales barrées et suivent le même modèle de sous-classification que les galaxies spirales "normales", sauf avec désignateurs SBa - SBd. Notre propre voie lactée est une spirale barrée, avec une "crête" épaisse d'étoiles et de gaz et de poussière passant à travers le centre coeur.

Certaines galaxies sont classées S0. Ce sont des galaxies pour lesquelles il est impossible de dire si une "barre" est présente.

De nombreuses galaxies spirales ont ce qu'on appelle un renflement galactique. Ceci est un sphéroïde emballé avec beaucoup de étoiles et contient en son sein un un trou noir supermassif qui relie le reste de la galaxie.

De côté, les spirales ressemblent à des disques plats avec des sphéroïdes centraux. Nous voyons beaucoup d'étoiles et de nuages ​​de gaz et de poussière. Cependant, ils contiennent aussi autre chose: des halos massifs de matière noire. Ce mystérieux "truc" est invisible à toute expérience qui a cherché à l'observer directement. La matière noire joue un rôle dans les galaxies, qui est également en cours de détermination.

Les bras en spirale de ces galaxies sont remplis de beaucoup de jeunes étoiles bleues chaudes et encore plus de gaz et de poussière (en masse). En fait, notre Soleil est une sorte de bizarrerie compte tenu du type d'entreprise qu'il maintient dans cette région.

Au sein du renflement central des galaxies spirales avec des bras spiraux plus lâches (Sc et Sd), la population d'étoiles est très similaire à celle des bras spiraux, de jeunes étoiles bleues chaudes, mais en densité beaucoup plus grande.

Dans les contrats, les galaxies spirales avec des bras plus serrés (Sa et Sb) ont tendance à avoir principalement des vieilles étoiles rouges et fraîches qui contiennent très peu de métal.

Et tandis que la grande majorité des étoiles dans ces galaxies se trouvent soit dans le plan des bras spiraux ou du renflement, il existe un halo autour de la galaxie. Bien que cette région soit dominée par la matière noire, il existe également de très vieilles étoiles, généralement de très faible métallicité, qui orbitent à travers le plan de la galaxie sur des orbites très elliptiques.

La formation de caractéristiques de bras en spirale dans les galaxies est principalement due à l'effet gravitationnel du matériau dans la galaxie lorsque les ondes traversent. Cela suppose que les bassins de plus grande densité de masse ralentissent et forment des "bras" lorsque la galaxie tourne. Au fur et à mesure que le gaz et la poussière traversent ces bras, ils sont comprimés pour former de nouvelles étoiles et les bras se dilatent davantage en densité de masse, améliorant l'effet. Des modèles plus récents ont tenté d'incorporer la matière noire et d'autres propriétés de ces galaxies dans une théorie plus complexe de la formation.

Une autre caractéristique déterminante des galaxies spirales est la présence de trous noirs supermassifs à leurs noyaux. On ne sait pas si toutes les galaxies spirales contiennent l'un de ces géants, mais il existe une montagne de preuves indirectes que pratiquement toutes ces galaxies les contiendront dans le renflement.

C'est en fait des galaxies spirales qui ont d'abord suggéré la possibilité de matière noire. La rotation galactique est déterminée par les interactions gravitationnelles des masses présentes dans la galaxie. Mais des simulations informatiques de galaxies spirales ont montré que les vitesses de rotation différaient de celles observées.

Soit notre compréhension de la relativité générale était erronée, soit une autre source de masse était présente. Puisque théorie de la relativité a été testé et vérifié à pratiquement toutes les échelles, il y a jusqu'à présent eu une résistance à le contester.

Au lieu de cela, les scientifiques ont postulé qu'il existe une particule encore inconnue qui n'interagit pas avec la force électromagnétique - et la plupart probablement pas la force forte, et peut-être même pas la force faible (bien que certains modèles incluent cette propriété) - mais elle interagit gravitationnellement.

On pense que les galaxies spirales maintiennent un halo de matière noire; un volume sphérique de matière noire qui imprègne toute la région dans et autour de la galaxie.

La matière noire n'a pas encore été détectée directement, mais il existe des preuves d'observation indirectes de son existence. Au cours des deux prochaines décennies, de nouvelles expériences devraient pouvoir éclairer ce mystère.

Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.