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 Des galaxies naines un million de fois plus denses que la Voie lactée

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MessageSujet: Des galaxies naines un million de fois plus denses que la Voie lactée   Mer 18 Fév - 18:05

Par Laurent Sacco, Futura-Sciences
Les galaxies naines ultra-compactes ont été découvertes il y a 10 ans environ. Jusqu’à 100 fois plus massives que les amas globulaires les plus importants pour une taille 100 fois plus petite que la taille moyenne des galaxies, elles concentrent des étoiles dans un espace très réduit. Selon un groupe d’astronomes, au début de l’histoire de l’Univers, elles étaient encore plus denses...

On les prenait d’abord pour des étoiles puis, sous l’œil des télescopes, elles ont commencé à ressembler à des amas globulaires. Pourtant, les Ultra Compact Dwarf galaxies (UCDs), c’est-à-dire les galaxies naines ultra-compactes sont bel et bien des galaxies à part entière. Leur diamètre ne dépasse guère les 100 années-lumière mais depuis que l'astronome de Bonn, Michael Hilker, et l'Australien Michael Drinkwater ont analysé il y a dix ans le spectre lumineux de ces amas d'étoiles inhabituellement compacts, les chercheurs ont découvert que leur rapport masse sur luminosité est anormalement élevé pour de simples galaxies. En clair, une partie trop importante de la masse semblait se présenter sous une autre forme que celle d'étoiles lumineuses. On sait en effet que la luminosité des étoiles est liée à leur masse par des formules célèbres.

Une première explication faisait intervenir une concentration particulièrement importante de matière noire mais les observations et les calculs de formation de telles concentrations s’affinant avec le temps, le recours à la matière noire devenait moins plausible. Dans une publication dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society des chercheurs de l'université de Bonn ont exploré une autre explication et ses conséquences.


Pox 186 est plutôt une galaxie naine qu'une galaxie naine ultracompacte mais elle donne déjà une idée de ce qu'est une UCD. Avec ses dix millions d'étoiles, son diamètre est inférieur à 1.000 années-lumière. Crédit : Michael Corbin (CSC/STScI), William Vacca (MPE), NASA
Collisions d'étoiles et profusion de trous noirs

D’après Pavel Kroupa et ses collègues, si l’on prend au sérieux l’idée que lors de leur formation par collisions entre galaxies, les UCD étaient encore plus denses qu’aujourd’hui, alors, des collisions et des fusions d'étoiles devaient se produire, alors qu’elles sont exclues dans des galaxies comme la Voie lactée. Il en aurait résulté une fraction plus importante d’étoiles massives que dans les galaxies typiques. Or, qui dit étoiles massives dit temps de vie très court et taux d’apparition de supernovae plus élevé. Si les supernovae étaient plus nombreuses, et pas seulement plus fréquentes, le nombre de cadavres stellaires sous formes d’astres compacts doit aussi être plus important dans ces galaxies. On doit donc y trouver un grand nombre de vieux trous noirs et de vieilles étoiles à neutrons. Ce serait donc là l’explication des fameux rapports masse/luminosité si élevés.

L’exploration théorique et numérique précise de ces idées débouche alors sur des conclusions spectaculaires. Tout d’abord, les supernovae sont des étoiles au moins huit fois plus massives que le Soleil. Or, si celles-ci constituent seulement 23% des étoiles dans la Voie lactée, elles devaient constituées 90% des jeunes UCD !

Mais ce n’est pas tout. Les distances entres étoiles devaient être aussi 100 fois plus faibles, ce qui nous donne une densité stellaire vertigineuse, un million de fois celle de la Galaxie !

Quand on sait que le diamètre de la sphère de Hill du Soleil est de quelques années-lumière, une taille si petite qu’il peut tout juste garder les comètes les plus lointaines du nuages de Oort, on comprend que les étoiles nouvellement formées à cette époque avaient une assez forte tendance à fusionner.

On peut rêver devant le spectacle extraordinaire que devait être une nuit étoilée pour un observateur né sur une exoplanète à l’intérieur de ces galaxies il a plusieurs milliards d’années. Les lecteurs d’Isaac Asimov en ont certainement une idée en pensant à Quand les ténèbres viendront (Nightfall, 1941).
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