gov-civil-vilareal.ptBataille des Ardennes : les astronomes se sont-ils trompés sur les galaxies spirales pendant tout ce temps ?
>Quelques grandes nouvelles de Galaxy Zoo : Cela ressemble beaucoup à un schéma de classification classique des galaxies — imaginé pour la première fois par Edwin Hubble lui-même ! - peut-être, euh, faux. Les conséquences de cela sont aussi dramatiques que cosmiques : cela implique très fortement que la façon dont nous avons pensé à la façon dont les galaxies forment et maintiennent les bras spiraux est également fausse. Au lieu d'être des caractéristiques semi-permanentes des galaxies, elles peuvent en fait se terminer, disparaître et se reformer à nouveau !
Wow. C'est une très grosse affaire.
La classification est une première étape naturelle lorsque vous avez une collection d'objets et que vous essayez de les comprendre. Si vous pouvez les trier d'une manière ou d'une autre, vous pouvez commencer à mieux les comprendre. Une fois que les astronomes ont commencé à monter des caméras sur de grands télescopes à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, ils ont découvert que les galaxies - qui ressemblent pour la plupart à de petites taches floues à l'œil - ont une variété stupéfiante de formes. Mais ils se répartissaient en quatre grandes catégories : elliptique, spirale, irrégulière et particulière.
Les galaxies spirales (celles avec des bras spiraux) avaient deux composants principaux : les bras eux-mêmes et un renflement central d'étoiles d'où les bras semblaient émaner. De plus, il semblait y avoir un spectre de formes de ces galaxies, des petits renflements aux grands. Les galaxies avec de gros renflements centraux avaient des bras en spirale étroitement enroulés, tandis que celles avec des renflements plus petits avaient des bras plus ouverts. Hubble et son équipe les ont classés de cette manière également, les premières étant appelées galaxies Sa et les secondes Sc, les galaxies Sb étant intermédiaires entre les deux. De plus, les galaxies Sa avaient tendance à avoir des bras continus bien formés, et les galaxies Sc ont des bras plus denses et moins bien définis.
Il y avait aussi une troisième structure, appelée barre, qui ressemble à un élément rectangulaire ou en forme de losange au milieu de la galaxie. Celles-ci sont appelées spirales barrées , et elles semblaient avoir les mêmes structures que les spirales régulières autrement, elles ont donc été appelées Sba à Sbc.
Le diagramme du diapason de Hubble classe les galaxies selon leur forme et leur structure. Les galaxies spirales vont de gros renflements et bras serrés à de petits renflements avec des bras largement projetés (avec une rangée parallèle pour les spirales barrées). Mais de nouveaux travaux montrent que ce diagramme peut être obsolète. Crédit: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Le diagramme du diapason de Hubble classe les galaxies selon leur forme et leur structure. Les galaxies spirales vont de gros renflements et bras serrés à de petits renflements avec des bras largement projetés (avec une rangée parallèle pour les spirales barrées). Mais de nouveaux travaux montrent que ce diagramme peut être obsolète. Crédit: Karen Masters, Sloan Digital Sky Survey
Hubble a créé ce qu'on a appelé le diagramme de diapason pour décrire tout cela. D'un côté se trouvaient des galaxies elliptiques, qui allaient de circulaires (appelées E0) à plus étirées (jusqu'à E7). Ceux-ci sont devenus la tige de la fourche, les deux dents étant les spirales de Sa à Sc sur l'une et les spirales barrées sur l'autre.
Il y a eu d'autres façons de le faire, mais le diapason de Hubble est plus ou moins la norme depuis un siècle maintenant. Il a fait un travail décent, mais il y a eu des galaxies qui ne correspondent pas au modèle. Par exemple, l'un peut avoir un petit renflement mais les bras serrés, ou un autre avec un gros renflement et des bras assez ouverts. S'il y avait une galaxie qui ne correspondait pas tout à fait, les astronomes utilisaient généralement la structure du bras pour la placer dans le diagramme.
Maintenant, cependant, de nouvelles observations ont jeté un singe dans la clé avec tout cela . Ces galaxies ne font pas exception. Ils sont la règle.
NGC 1398, une galaxie spirale barrée qui est tout simplement magnifique. Crédit: CE
NGC 1398, une galaxie spirale barrée qui est tout simplement magnifique. Crédit: CE
Cela vient de Zoo galactique , un projet de « science citoyenne » qui permet au public de faire des analyses simples de données réelles. Par exemple, les relevés modernes du ciel renvoient tellement de données qu'il est impossible à quelques astronomes de s'asseoir et de les parcourir. Cependant, il s'avère que les non-astronomes peuvent faire un travail assez fiable sur certaines tâches d'analyse, comme, par exemple, regarder une image d'une galaxie spirale et déterminer si les bras sont étroitement enroulés ou plus ouverts. Des études ont montré que si suffisamment de personnes parcourent les données, dans l'ensemble, les résultats (lorsqu'ils sont vérifiés par des professionnels) sont assez précis. Le travail est en fait amusant et n'implique qu'une simple interface Web.
Dans ce cas, Galaxy Zoo a présenté aux gens les données du Sloan Digital Sky Survey. Plus de 250 000 grandes galaxies brillantes ont été examinées par 160 000 personnes, qui ont répondu à des questions simples à leur sujet. Même les résultats les plus simples sont importants ; par exemple, ils ont constaté que 92% des galaxies classées sont spirales ou elliptiques, tandis que les 8% restants sont irrégulières ou particulières. Cela nous dit tout de suite quelque chose sur les grandes galaxies lumineuses !
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Mais ce sont les suivis où les choses sont devenues intéressantes. Lorsqu'un sous-ensemble de galaxies spirales (celles qui avaient des caractéristiques plus faciles à identifier) ont été classés en fonction de la taille de leur renflement et du vent de leur bras spiral (ce que les astronomes appellent le l'angle d'inclinaison ), ils n'ont trouvé presque aucune corrélation entre les deux !
Il y a une faible corrélation dans le fait que les galaxies avec de gros renflements ont tendance à préférer avoir des bras plus étroitement enroulés, mais ce n'était en aucun cas la règle. Et les galaxies avec des renflements plus petits se sont avérées avoir des bras sur tout le spectre, de étroitement enroulé à lointain.
Cela va à l'encontre du diagramme du diapason de Hubble. Et ça s'améliore : ils ont également découvert que les galaxies avec des barres ont tendance à avoir les bras plus ouverts. Cela nous dit quelque chose d'important sur la façon dont les galaxies spirales se forment et évoluent au fil du temps. Mais quoi?
La spectaculaire galaxie spirale M61, observée par le Very Large Telescope de 8,2 mètres. Crédit: CE
La spectaculaire galaxie spirale M61, observée par le Very Large Telescope de 8,2 mètres. Crédit: CE
Vous pourriez penser que des bras spiraux se forment parce que, en raison de la gravité, les étoiles se rapprochent du centre de la galaxie orbitent plus rapidement que les étoiles plus éloignées, de sorte qu'un motif en spirale apparaît naturellement. Mais il y a un problème avec ça : avec le temps, cela enroulerait les bras, détruirait la structure. La pensée était que nous voyons tellement de galaxies avec des bras que cela ne peut pas être la façon dont les choses fonctionnent.
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Alors les astronomes ont eu une idée appelée hypothèse de l'onde de densité. Les bras en spirale, selon cela, ressemblent davantage à des embouteillages d'étoiles et de gaz dans une galaxie. Un embouteillage sur une route peut persister longtemps, même si des voitures individuelles y entrent et en sortent. On pensait que les bras en spirale étaient l'équivalent cosmique, où des ondes de densité en spirale se forment en raison de la physique compliquée de la gravité d'un disque galactique. Les étoiles entrent et sortent d'eux, mais la vague elle-même persiste. De cette façon, les bras ne s'enroulent pas avec le temps.
C'est le paradigme de base utilisé par les astronomes, et d'innombrables articles ont été publiés à ce sujet… mais ces nouveaux résultats montrent que cela peut ne pas être correct. Cette idée d'onde de densité est basée sur le diagramme du diapason, où les bras et les renflements sont fortement liés ; la physique de l'onde de densité relie les bras spiraux d'une certaine manière à la taille du renflement. Mais les découvertes de Galaxy Zoo montrent qu'il se passe autre chose, car les bras ne semblent pas trop se soucier en général de la taille du renflement.
Ce que les astronomes en charge du projet postulent, c'est que les bras en spirale se forment en raison d'une sorte de perturbation dans le disque de la galaxie (semblable à la façon dont l'hypothèse des ondes de densité dit qu'ils se forment aussi), mais le motif n'est pas nécessairement persistant. Au lieu de cela, les bras peuvent se retrousser et se resserrer avec le temps. À un moment donné, le motif est détruit, les bras disparaissent, puis le processus recommence.
Cela expliquerait le comportement qu'ils voient dans les données. Bien qu'ils ne se penchent pas là-dessus, ils postulent également qu'une barre centrale ralentit d'une manière ou d'une autre ce processus, car les galaxies barrées ont tendance à avoir les bras plus ouverts. La connexion là-bas n'est pas encore comprise, cependant.
Alors, comment Hubble a-t-il raté tout cela ? Simple : lui et son équipe avaient un échantillon très limité de galaxies à observer. Ils n'avaient tout simplement pas assez d'échantillons pour tirer des conclusions solides. Les relevés modernes contiennent des milliers, voire des millions de galaxies, ce qui permet une bien meilleure analyse statistique.
C'est drôle pour moi; nous utilisons le diagramme de Hubble depuis toutes ces décennies, et la raison pour laquelle cela a été manqué pendant cette période est, ironiquement, tant de données ! Il a fallu Galaxy Zoo et son énorme foule de participants pour pouvoir passer au crible ces données, en allouant de petites quantités à chaque personne. Même les ordinateurs ne font pas un travail parfait, car ils ont tendance à être programmés avec nos propres notions préconçues de classification. Les scientifiques citoyens ne travaillent pas sous ce fardeau et sont libres de trouver de nouvelles choses.
Attention, ce n'est que le premier pas dans une nouvelle direction. L'idée que les bras spiraux se retrouvent dans la communauté astronomique depuis un certain temps, gagne en popularité, mais c'est un coup de pouce considérable pour elle. Maintenant, les pros doivent venir travailler sur la physique et expliquer les observations d'une manière qu'ils n'avaient jamais faite auparavant.
C'est excitant. Quelles nouvelles choses vont-ils découvrir, des processus qui n'avaient pas encore été envisagés et qui fonctionnent à des échelles de dizaines et de centaines de milliers d'années-lumière ?
Comme le soulignent les auteurs, même après plus d'un siècle d'étude des bras spiraux dans les galaxies, il y a encore des choses fondamentales à leur sujet que nous ne comprenons pas. Espérons que ce soit un grand pas vers la résolution de cela.
