Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers
Les galaxies annulaires, les plus rares de l’univers, enfin expliquées. Les spirales, les elliptiques et les irrégulières sont toutes plus réalisées que les galaxies annulaires. Enfin, on sait comment sont fabriquées ces choses ultra-rares.
Lorsque nous regardons dans l’espace lointain, au-delà des confins de la Voie lactée, nous découvrons que l’Univers n’est pas si vide. Les galaxies – minuscules et énormes, proches et lointaines, en amas riches et dans un isolement presque total. Reconvertir l’abîme de l’espace, la Voie lactée n’étant qu’une des quelque deux milliards de galaxies de ce type dans l ‘Univers visible.
Les galaxies sont des collections de matière ordinaire, y compris des plasmas, des gaz, des poussières, des planètes et des étoiles. Grâce à l’examen de cette lumière stellaire, nous en avons appris davantage sur les propriétés physiques des galaxies et avons pu reconstituer leur origine.
Généralement, il y a quatre classes de galaxies que nous voyons. Les spirales, comme la Voie lactée, sont le type de grande galaxie le plus fréquent dans l’Univers. Les elliptiques, comme M87, sont le type de galaxie le plus grand et le plus courant dans les zones riches et principales des amas de galaxies. Les galaxies irrégulières sont un troisième type omniprésent, normalement déformées d’une forme spirale ou elliptique antérieure par des interactions gravitationnelles.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers: un type extrêmement rare
Cependant, un type extrêmement rare est frappant et charmant : les galaxies annulaires. Elles ne constituent que 1 sur 10 000 de toutes les galaxies là-bas, avec la première, l’objet de Hoag, découvert en 1950. Après plus de 70 ans, nous avons compris comment l’Univers la fabrique.
Visuellement, lorsque vous regardez une galaxie annulaire, un ensemble de caractéristiques se distingue comme peu commun parmi les galaxies.
- Il y a un noyau central de la galaxie, raisonnablement compact, qui se réduit en gaz. Ensuite, se compose essentiellement d’étoiles plus anciennes. Il y a eu un peu de formation récente d’étoiles dans cette région centrale.
- Autour de cette galaxie se trouve une lacune. Une zone de densité réduite, avec aucune étoile, aucune lumière et peu de gaz ou de matière neutre.
- Et, puis, au-delà, il y a une autre population lumineuse d’étoiles. Cette population existe dans un anneau brillant et lumineux qui entoure le noyau central. Mais qui est de couleur beaucoup plus bleue que le noyau lui-même. Cela montre que les étoiles à l’intérieur de l’anneau se sont formées beaucoup plus récemment et sont dominées par des étoiles chaudes, brèves et de couleur bleue.
De plus, lorsque vous voyez où se trouvent les galaxies annulaires, elles sont majoritairement situées dans ce que les astronomes appellent “le champ”, contrairement aux emplacements contenant des groupes de richesses et des amas de galaxies. Même si cet ensemble de caractéristiques semble bizarre et non associé, ce sont tous des indices cosmiques sur les origines de ces caractéristiques.
Une seule galaxie avec deux populations d’étoiles différentes
Il y a eu une variété d’explications possibles présentées pour ces galaxies annulaires dont elles sont certainement incorrectes. Elles ne peuvent pas rendre compte des caractéristiques présentées lorsque nous les analysons en détail.
- Ce ne sont pas des nébuleuses planétaires, qui sont parfois limitées d’anneaux. Ils sont absolument constitués d’étoiles, et non de gaz et autres éjectas divers issus d’une étoile singulière mourante.
- Ils ne sont pas fabriqués à partir d’une jeune galaxie qui s’étire et se déchire en un anneau qui vient entouré d’une galaxie séparée, plus ancienne et plus grande qui se trouve au centre. Les âges des étoiles dans les anneaux externes et les formes des anneaux eux-mêmes présentent que cela ne peut pas être le cas, car les échelles de temps et les contraintes de moment cinétique entrent en conflit avec cette possibilité.
- De plus, ce ne sont pas des exemples de lentilles gravitationnelles, où un objet vaste et énorme étire, déforme et magnifie la lumière de fond des objets lumineux le long d’une ligne de visée similaire. Les lentilles gravitationnelles existantes et peuvent créer des formes annulaires dans des conditions correctement alignées. Cependant, ces galaxies annulaires ont toutes la population « annulaire » et la population « centrale » se produisent au même décalage vers le rouge, éliminant la possibilité d’une lentille gravitationnelle.
Indépendamment de ce que nous regardons, nous pouvons être sûrs que ce sont tous des exemples d’une seule galaxie avec deux populations d’étoiles différentes. Une ancienne dans la région centrale et une jeune dans la région de l’anneau.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers : exemples de ces galaxies annulaires
Nous avons quelques exemples de ces galaxies annulaires à l’heure actuelle au lieu d’un exemple simple unique. En analysant leurs nombreuses caractéristiques, nous pouvons assembler certaines pièces du puzzle, tenter d’assembler une compréhension cohérente de la façon dont ces choses se développent et décrivent pourquoi elles apparaissent avec les caractéristiques et les propriétés que nous voyons.
En avril de chaque année, la NASA et le Space Telescope Science Institute lancent toujours une image anniversaire d’Hubble, célébrant son lancement en 1990, le 24 avril. Même si l’image de 2022, commémorant le 32ᵉ anniversaire d’Hubble, n’est pas « qu’ » un groupe de galaxies étroitement lié, la photo publiée pour le 14ᵉ anniversaire d’Hubble, en 2004, donne une série d’ indices significatifs.
Ci-dessous, la galaxie AM 0 644-741 révèle un anneau qui n’est pas entièrement circulaire. Mais qui forme une sorte d’ellipsoïde étendu. En théorie, cela peut être soit parce qu’il y a un effet de projection. Nous voyons aussi une caractéristique circulaire comme si elle s’inclinée vers nous, soit parce que tout ce qui s’est produit pour l’ancien anneau extérieur s’est produit de manière asymétrique. Il s’avère que les deux explications ont du mérite pour cette seule chose. Cependant, d’autres caractéristiques particulières d’être soulignées.
L’anneau de couleur bleue
Tout d’abord, à une distance de seulement 300 millions d’années-lumière, il est relativement facile de résoudre un certain nombre de propriétés essentielles. Le long axe de la caractéristique de l’anneau de couleur bleue est d’environ 130 000 années-lumière. Ce qui le rend comparable en taille à la Voie lactée, tandis que l’élément central de couleur blanche/jaune est beaucoup plus petit à seulement ~ 50 000 années-lumière.
Ensuite, les caractéristiques poussiéreuses se découpent sur le grand élément annelé, ce qui montre que le « carburant » n’existe pas seulement pour fournir du gaz pour la formation continue d’étoiles, mais indique qu’il existe des régions de densité inégale à l’ intérieur. Plusieurs taches les plus sombres sont des régions qui devraient développer de nouvelles étoiles avançant des millions d’années à l’avenir.
Troisièmement, il y a des zones rosâtres jonchant l’anneau bleu, indiquant la présence d’hydrogène ionisé. Une caractéristique régulière des nouvelles régions de formation d’étoiles où les étoiles se diffusent de manière proactive.
Enfin, regardons une perspective plus large que celle prise par Hubble. Nous pouvons même identifier le coupable : une galaxie intruse qui a manifesté « transpercé » ce qui est actuellement une galaxie annulaire. En d’autres termes, cette caractéristique de l’anneau est sortie de nulle part, mais se créait par un intrus qui a conduit à sa formation très récemment.
Comment cela s’est-il approprié ?
Il existe de nombreux réservoirs de gaz à l’intérieur de toutes les galaxies spirales, même à l’époque contemporaine. Le gaz s’extrait et épuise, principalement à l’intérieur de richesses amas de galaxies, ce qui donne ce que nous appelons des galaxies “rouges et mortes”.
Chaque fois que de nouvelles étoiles se développent, ces nouvelles étoiles se déclinent dans toute la gamme des couleurs et des masses. Du chaud, bleu et lourd au froid, rouge et léger. Les étoiles les plus chaudes, les plus bleues et les plus massives brûlent leur carburant le plus rapidement, elles sont donc les premières à mourir. Au fur et à mesure que la population stellaire vieillie, elle passe du bleu au blanc au jaune à l’orange au rouge, et plus elle est longue depuis son dernier épisode de formation d’étoiles, plus elle est rouge. Si aucun gaz ne se stocke pour créer de nouvelles étoiles, il n’est pas simplement rouge. Elle est aussi « morte », du moins au sens astronomique.
C’est pourquoi, selon nous, nous privilégions principalement des galaxies annulaires dans le champ plutôt que dans des amas. Nous avons besoin d’une galaxie spirale riche en gaz, pour commencer. Ensuite, lorsqu’une galaxie interlope passe par son centre, cette collision crée des ondulations se déplaçant vers l’extérieur dans le gaz, qui active la formation d’étoiles et crée la forme notoire en forme d’anneau.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers: un autre exemple de galaxie annulaire
Un autre exemple de galaxie annulaire, qui se présente dans un état moins évolué, est la galaxie Cartwheel, illustrée ci-dessus. Sur la droite, vous pouvez voir le noyau dense et plus ancien d’une galaxie spirale riche en gaz préexistant enveloppé d’un anneau bleu vif de jeunes étoiles chaudes et d’une série de filaments entre le noyau et l’anneau. Ces filaments se parsèment d’étoiles bleues et blanches, bien que d’une brillance bien moindre que l’âme principale ou l’anneau lui-même.
Cela aurait-il pu se développer de la même manière. À partir d’une galaxie interlope qui a traversé le centre de ce qui est actuellement une galaxie annulaire, provoquant l’ondulation du gaz vers l’extérieur, la compression et la raréfaction à son tour, et la formation de nouvelles étoiles ?
Non seulement c’est la description idéale, mais il y a un “pistolet fumant” juste à gauche de la galaxie Cartwheel. Une galaxie plus petite et irrégulière qui est elle-même riche en jeunes étoiles bleues et scintillantes. En d’autres termes, dans ces circonstances, non seulement la galaxie Cartwheel était une spirale riche en gaz, mais aussi, très probablement, l’intrus, qui est devenu irrégulier en raison de l’interaction récente.
Certaines galaxies annulaires, comme Zwicky II 28, illustrées ci-dessus, sont atypiques d’une certaine manière. Dans certains cas, la galaxie intruse est introuvable, ce qui explique en partie pourquoi la galaxie annulaire initiale. L’objet de Hoag – reste si mystérieuse. D’autres, comme celui-ci, paraissent manquer d’un noyau central et ancien. Nous devons nous rappeler que lorsque nous examinons une chose en particulier, nous limitent par notre point de vue particulier. Dans le cas du Zwicky II 28, l’asymétrie de l’anneau est cruciale. Le composant “plus clair” en haut à gauche semble abriter le noyau principal, tandis que la partie “plus sombre” en bas à droite est antipodale au noyau.
Bref, des problèmes d’orientation !
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers. Ce n’est simultanément l’orientation. Il est également possible que toute la galaxie s’étire en un anneau à cause d’un impact.Habituellement, cela se produit lorsque vous avez un impact entre deux galaxies massives. Mais l’une d’entre elles était initialement faible en nombre d’étoiles qu’elle possédait. C’est alors qu’un impact peut permettre autant un anneau que la perturbation gravitationnelle de la galaxie elle-même, permettant à la galaxie précurseuse et à l’anneau lui-même d’occuper la même zone dans l’espace. Au lieu d’un simple noyau déplacé, il s’agit probablement de la racine d’au moins certaines galaxies annulaires sans noyau. Y compris celle trouvée dans Arp 147 ci-dessous.
Bien sûr, c’est une belle histoire, mais sommes-nous sûrs qu’elle est correcte ?
Il existe une méthode pour le mettre à l’épreuve. Théoriquement, si notre image est correcte, alors nous aurions dû trouver :
- des paires de galaxies qui foncent l’une vers l’autre et sont sur le point d’interagir,
- quelques-unes de ces paires où l’une d’entre elles arrive simplement à l’angle droit pour “percer” le centre précis de l’autre,
- portant de nouvelles étoiles se développant dans un anneau en dehors de la galaxie principale,
- y compris le déplacement possible d’une partie ou peut-être de la totalité du noyau d’origine,
- suivi d’une évolution supplémentaire vers une variété de formes annulaires, en particulier si notre spécimen est suffisamment grand.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers: l’objet de Mayall
Les simulations peuvent reproduire cela. Mais, si nous voulons le confirmer, nous devons trouver des cas de toutes les étapes de ce processus disponibles dans l’Univers. Lorsque nous observons l’Univers, l’échelle de temps de la civilisation humaine est trop courte pour observer ce processus se dérouler. Nous ne pouvons obtenir que des instantanés. Nous avons vu de nombreux exemples de paires de galaxies en interaction. En particulier, dans le champ (par opposition aux amas), avec des propriétés susceptibles de provoquer un anneau. De plus, nous avons vu de nombreux exemples d’anneaux eux-mêmes, émergeant d’un état post-collisionnel.
Cependant, il existe également des objets qui montrent le moment critique spécifique que nous voulons identifier, comme l’objet de Mayall. Initialement considéré comme un “point d’interrogation” lors de sa première identification en 1940, on sait maintenant qu’il s’agit de la collision de deux galaxies qui produit une galaxie annulaire.
Pourtant, bien que nous sachions à présent commenter les galaxies annulaires se créent en général, l’objet de Hoag – l’anneau original. Est toujours une valeur aberrante qui refuse obstinément de s’expliquer par une circonstance simple. L’anneau et le noyau ont des vitesses presque similaires, indiquant que s’il y avait un intrus qui a développé l’anneau. C’était un tranquille.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers: une galaxie intruse candidate
Il n’y a aucune preuve d’un endroit dans son voisinage pour une galaxie intruse candidate, ce qui est inattendu. Et, il n’y a pas non plus de fragments de galaxie. Vous ne pouvez pas conserver le scénario en repoussant l’impact dans le passé. Car le cercle extérieur des célébrités est trop jeune. De même que le noyau interne, au lieu d’être une spirale, est plutôt un elliptique pauvre en gaz.
Pourtant, c’est un succès remarquable de pouvoir clarificateur du processus par lequel la classe la plus rare de tous les principaux types de galaxies, les galaxies annulaires, se forme. Si vous avez une galaxie spirale riche en gaz et qu’une autre galaxie arrive et percez votre centre, vos gaz intérieurs se propageront vers les bords, s’écrasant dans le gaz préexistant en cours de route, provoquant de nouvelles vagues de formation d’étoiles. À la périphérie, tout en appauvrissant la matière dans le noyau galactique.
Les galaxies annulaires les plus rares de l’univers. Les mystères restants peuvent se résoudre avec de meilleures données sur plus de longueurs d’onde. Mais, il est toujours important d’apprécier le chemin parcouru dans notre compréhension. Non seulement de ce qui se passe dans l’Univers. Cependant aussi de la façon dont ce qui est là-bas est apparu.
Lisez l’article original sur Big Think.
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