Notre Galaxie, la Voie Lactée Françoise Combes Observatoire de Paris.
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Notre Galaxie, la Voie Lactée Françoise Combes
Observatoire de Paris
Plan de situation Nous orbitons près du Soleil, dans le disque mince Distance au centre 8kpc (rayon du disque optique
15kpc) Disque épais: 1- 2 kpc Halo d'étoiles, quasi sphérique + amas globulaires Disque de gaz très mince, 50-200pc Gaz très étendu, 2-4 x rayon optique Matière noire ?
1kpc = 3000 al
Dessin à la mainde Knut LundmarkSuède, 1940
Messier 83
NGC 891
2 Sosies de la Voie Lactée
Face
Par la tranche
Vue de
COBE-DIRBE
ROSAT X-rays Gamma-rays
OptiqueCOBE-DIRBE
CO - H2 IRAS
HIRadio Cont
70cm
21cm
2mm 100 mu
Ondes de densité spontanées par auto-gravité
Etoiles
Gaz
Simulations N-corps
Etoiles
Gaz
Simulations (suite)
Les spirales sont des ondes de densité
Formation de spirales et de barres
Les bras spiraux tournent comme un corps solide
Alors que la matière tourne de façon différentielle
Orbites dans une galaxie barrée
Les orbites sont soit parallèles, soit perpendiculaires à la barre Elles tournent de 90° à chaque résonance
Ondes de densité, résonances et anneaux
Une barre stellaire engendre des bras spirauxdans le gaz
La barre exerce alors des couples sur le gaz,qui le font tomber vers le centre
Le gaz s'arrête aux résonances etforme des anneaux
Ces couples changent de signeà chaque résonance
Athanassoula 92
Anneaux nucléaires, internes et externes
La chute de la matière vers le centrepeut expliquer l'alimentation des noyaux
S'il existe un trou noir supermassif,le gaz va pouvoir tomber directement versle noyau, au lieu de stationner dans l'anneau
Spirales leading/trailing
Un trou noir massif au centre de la Voie Lactée
Très peu d'activité (radio source Sgr A)Détecté par la dispersion de vitesses des étoiles 1000km/s
Sans Avec trou noir
Mouvements propresImages Infra-rouge
Eckart & Genzel 97
M=2 millions de Mo
Il peut se former deux barres emboîtées, comme des poupées russes. Ici une barre nucléaire (droite, champ
de 36") au sein de la barre primaire (gauche, champ de 108"). Noter l'étoile en haut à gauche de la barre nucléaire, qui se retrouve dans les deux images et donne l'échelle relative.
La barre secondaire tourne plus vite que la barre primaire
(d'après Combes et al. 2001).
Barre dans la Barre
Wozniak et al 95
Bulbe boîte ou cacahuète
Les simulations montrent la formationde cacahuètes, par élévation des étoiles à la résonance de Lindblad
Emsellem & Arsenault 97
NGC 128La galaxiecacahuète
COBEVoie LactéeNIR
Combes & Sanders 81
Interaction avec les compagnonsGrand et Petit Nuage de Magellan
Les nuages de Magellan sont déforméspar les forces de maréeIls perdent même énormément de gazatomique HI
La déprojection de lagalaxie (LMC) fait apparaître une élongation
Ici une photographie priseen Infra-rouge proche2MASS (2mu)
déprojectionVue sur le ciel
Van der Marel et al 2001
Nuages de Magellan près de leur péricentre aujourd’hui
Leur apocentre serait à 100kpc, 2 x leur distance actuelle (Lin et al 95)Le Petit nuage va se séparer du Grand dans 1-2 Gyr
Courant de gaztraçant une orbite polaire
‘ Magellanic Stream ’
Reconstitution de l ’interactionRapport de masse faible, de l’ordre de qq %
Plusieurs passages depuis la formation du Groupe Local
Les Nuages avancentdevant (mvts propres)
Contraintes sur lamasse de la Voie Lactée
V ~200 km/s
Le Courant Magellanique
Détecté en hydrogène atomique HI à 21cm de longueur d ’ondeAutant de masse de gaz dans le courant que dans le Petit Nuage SMC
Le gaz doit avoir été aspiré du Petit Nuage, selon les simulations
Putman et al 98
Nuages à grande vitesse tombant sur la Galaxie
Origine encore inconnue
Leur masse dépend de leur distanceRésidus de la formation du Groupe Local? --> très massifsOu juste chute des Nuages de Magellan?
Origines multiples
Aussi, effet fontaineaprès formation desupernovae..
Wakker et al 99
La naine du Sagittaire Sag dwDécouverte récente (Ibata et al 1994)à partir de mouvements propres et types d’étoiles
Une des 9 naines sphéroïdales à tourner autour de la Voie Lactée!
Contient aussi un amas globulaire Messier 54 (connu depuis 1778..)
3 autres amas globulaires: Arp 2,Terzan 7 et 8 seront capturés par la Voie Lactée
Wyse et al. 1998
Reconstruction de la trajectoire de Sag Dw
Ibata et al 2000: contraintes sur la géométrie 3D du haloIl serait possible que tout le halo stellaire soit le résultat de plusieursactes de cannibalisme par la Voie Lactée
Des dizaines de compagnons ont été engloutis
Interaction avec Andromède
La galaxie la plus massive du Groupe Local, comparable à la VoieLactée, n ’est qu ’à 700 kpcElle se dirige vers nous à 300km/s
Sur la base de sa vitesse radiale, le temps d ’approche est de 2 Gyr
Mais sa vitesse tangentielle estinconnue
Bientôt des mvts propres (GAIA)
Simulations de la rencontre avec M31
Dubinski 2000
La matière noire
Dans le disque optique: autant de matièrevisible que de matière noireEn dehors du disque optique, la matière noire domine
Nature: baryonique?
90% de la matière baryonique est noireselon la nucléosynthèse primordiale
Candidats: naines brunes, naines blanches
Ou bien du gaz froid: hydrogène moléculaire
--> Semblent éliminés par les lentilles gravitationnelles
Fenêtre de Baade
Expériences de lentilles gravitationnelles
Evènement OGLE1
Naines blanches?
Les résultats des expériences MACHOS, EROS, OGLE, DUOexitence d'objets de masse 0.5 Mo
Pourraient être de vieilles naines blanches? 3% de la masse noire
Mvts propres de naines blanches proches (Oppenheimer et al 01)Etoiles du halo, ou du disque épais?
Matière noire sous forme de gaz moléculaire froid
Le gaz H2 ne rayonne pas
Le traceur CO n'est présent quedans le disque optique
En dehors du disque, le gaz pourraitcontinuer le milieu interstellaire,avec sa structure fractale
Pas (ou très peu) de formationd'étoiles, loin du centre instable
Scénario de formation de la Galaxie
Scénario hiérarchique de formation par intéraction/fusion
Accrétion de matière par les parties externes
Une galaxie aujourd'hui accrète sa propre masse en 7 Gyr
Change complètement d'orientation
Explique que tous les disques soient gauchis
Z=5
Z=1
Z=0
Simulations cosmologiques
Benson et al 01
Conclusions
Notre Galaxie dévoile peu à peu ses mystères(noyau, barre, gaz, compagnons, warp, matière noire..)
Beaucoup de chemin depuis Hubble, Kapteyn, Lindblad, Oort…Toutes les longueurs d'onde sont explorées
Les distances et la dynamique de la Galaxie feront d'immensesprogrès avec GAIA