Renflement galactique - Galactic bulge
En astronomie , un renflement galactique (ou simplement renflement ) est un groupe d' étoiles étroitement emballé au sein d'une plus grande formation d'étoiles. Le terme fait presque exclusivement référence au groupe central d'étoiles que l'on trouve dans la plupart des galaxies spirales (voir sphéroïde galactique ). Les renflements étaient historiquement considérés comme des galaxies elliptiques qui étaient entourées d' un disque d'étoiles , mais des images haute résolution utilisant le télescope spatial Hubble ont révélé que de nombreux renflements se trouvent au cœur d'une galaxie spirale. On pense maintenant qu'il existe au moins deux types de renflements : des renflements qui ressemblent à des elliptiques et des renflements qui ressemblent à des galaxies spirales.
Les renflements classiques
Les renflements qui ont des propriétés similaires à celles des galaxies elliptiques sont souvent appelés « renflements classiques » en raison de leur similitude avec la vision historique des renflements. Ces renflements sont principalement composés d'étoiles plus anciennes, les étoiles de la population II , et ont donc une teinte rougeâtre (voir évolution stellaire ). Ces étoiles sont également sur des orbites essentiellement aléatoires par rapport au plan de la galaxie, donnant au renflement une forme sphérique distincte. En raison du manque de poussière et de gaz, les renflements ont tendance à n'avoir presque aucune formation d'étoile. La répartition de la lumière est décrite par un profil Sersic .
On pense que les renflements classiques sont le résultat de collisions de structures plus petites. Des forces et des couples gravitationnels convulsifs perturbent les trajectoires orbitales des étoiles, ce qui entraîne des orbites de renflement aléatoires. Si l'une des galaxies progénitrices était riche en gaz, les forces de marée peuvent également provoquer des afflux vers le noyau de galaxie nouvellement fusionné. Suite à une fusion majeure , les nuages de gaz sont plus susceptibles de se transformer en étoiles, en raison de chocs (voir formation d'étoiles ). Une étude a suggéré qu'environ 80% des galaxies dans le champ n'ont pas de renflement classique, indiquant qu'elles n'ont jamais connu de fusion majeure. La fraction galactique sans renflement de l'Univers est restée à peu près constante pendant au moins les 8 derniers milliards d'années. En revanche, environ les deux tiers des galaxies des amas de galaxies denses (comme l' amas de la Vierge ) possèdent un renflement classique, démontrant l'effet perturbateur de leur encombrement.
Des renflements en forme de disque
De nombreux renflements ont des propriétés plus similaires à celles des régions centrales des galaxies spirales qu'à celles des galaxies elliptiques. Ils sont souvent appelés pseudobulges ou disky-bulges. Ces renflements ont des étoiles qui ne sont pas en orbite aléatoire, mais plutôt en orbite de manière ordonnée dans le même plan que les étoiles du disque externe. Cela contraste fortement avec les galaxies elliptiques.
Des études ultérieures (utilisant le télescope spatial Hubble ) montrent que les renflements de nombreuses galaxies ne sont pas dépourvus de poussière, mais montrent plutôt une structure variée et complexe. Cette structure ressemble souvent à une galaxie spirale , mais est beaucoup plus petite. Les galaxies spirales géantes sont généralement 2 à 100 fois plus grandes que les spirales qui existent dans les renflements. Là où elles existent, ces spirales centrales dominent la lumière du renflement dans lequel elles résident. Typiquement, la vitesse à laquelle les nouvelles étoiles se forment dans les pseudobulbes est similaire à la vitesse à laquelle les étoiles se forment dans les galaxies à disques. Parfois, les renflements contiennent des anneaux nucléaires qui forment des étoiles à un taux beaucoup plus élevé (par zone) que ce que l'on trouve généralement dans les disques externes, comme le montre NGC 4314 (voir photo).
Des propriétés telles que la structure en spirale et les jeunes étoiles suggèrent que certains renflements ne se sont pas formés par le même processus que celui des galaxies elliptiques et des renflements classiques. Pourtant, les théories de la formation des pseudobulges sont moins certaines que celles des renflements classiques. Les pseudo-renflements peuvent être le résultat de fusions extrêmement riches en gaz qui se sont produites plus récemment que les fusions qui ont formé des renflements classiques (au cours des 5 derniers milliards d'années). Cependant, il est difficile pour les disques de survivre au processus de fusion, ce qui jette le doute sur ce scénario.
De nombreux astronomes suggèrent que des renflements qui ressemblent à des disques se forment à l'extérieur du disque et ne sont pas le produit d'un processus de fusion. Lorsqu'elles sont laissées seules, les galaxies à disques peuvent réorganiser leurs étoiles et leur gaz (en réponse aux instabilités). Les produits de ce processus (appelé évolution séculaire) sont souvent observés dans de telles galaxies ; les disques spiraux et les barres galactiques peuvent résulter de l'évolution séculaire des disques galactiques. L'évolution séculaire devrait également envoyer du gaz et des étoiles au centre d'une galaxie. Si cela se produisait cela augmenterait la densité au centre de la galaxie, et ainsi formerait un renflement qui aurait des propriétés similaires à celles des galaxies à disques.
Si l'évolution séculaire, ou l'évolution lente et régulière d'une galaxie, est responsable de la formation d'un nombre important de renflements, alors que de nombreuses galaxies n'ont pas connu de fusion depuis la formation de leur disque. Cela signifierait alors que les théories actuelles de la formation et de l'évolution des galaxies surprédisent grandement le nombre de fusions au cours des derniers milliards d'années.
Masse centrale compacte
On pense que la plupart des renflements et pseudo-renflements hébergent une masse compacte relativiste centrale, qui est traditionnellement supposée être un trou noir supermassif . De tels trous noirs par définition ne peuvent pas être observés directement (la lumière ne peut pas leur échapper), mais divers éléments de preuve suggèrent leur existence, à la fois dans les renflements des galaxies spirales et dans les centres des elliptiques. Les masses des trous noirs sont étroitement corrélées avec les propriétés de renflement. La relation M-sigma relie la masse du trou noir à la dispersion de la vitesse des étoiles du bulbe, tandis que d'autres corrélations impliquent la masse stellaire totale ou la luminosité du bulbe, la concentration centrale des étoiles dans le bulbe, la richesse du système d' amas globulaire en orbite dans le la périphérie lointaine de la galaxie, et l'angle d'enroulement des bras spiraux.
Jusqu'à récemment, on pensait qu'on ne pouvait pas avoir un trou noir supermassif sans un renflement environnant. Des galaxies hébergeant des trous noirs supermassifs sans renflements associés ont maintenant été observées. L'implication est que l'environnement de renflement n'est pas strictement essentiel à l'ensemencement initial et à la croissance des trous noirs massifs.
Voir également
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Disque galaxie – Type de forme galactique
- Galaxie spirale - Galaxie ayant un certain nombre de bras d'étoiles plus jeunes
- Système de coordonnées galactiques - Système de coordonnées célestes en coordonnées sphériques, avec le Soleil comme centre
- Halo galactique
- Couronne galactique – Composant gazeux chaud, ionisé dans le halo galactique
- Formation et évolution des galaxies – à partir d'un début homogène, la formation des premières galaxies, la façon dont les galaxies changent au fil du temps
- Déficit de masse
- Relation M-sigma