Bien que l’astrophysique galactique se soit grandement développée au cours de ces dernières années, certains phénomènes demeurent encore peu contraints par les observations. C’est notamment le cas de la rotation des galaxies pour laquelle les modèles manquent encore de données. Des scientifiques viennent néanmoins de réduire un peu plus cette incertitude en découvrant que l’ensemble des galaxies à disque tournent une fois tous les milliards d’années.
De nombreux paramètres au sein des modèles galactiques actuels restent encore à préciser. Il en va ainsi des différents processus à l’origine de la stabilité gravitationnelle des galaxies ou encore des phénomènes affectant leur période et vitesse de rotation. Dans une étude publiée le 9 mars dans la revue The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, une équipe internationale d’astrophysiciens montre que toutes les galaxies à disque effectuent un tour complet chaque milliard d’années.
Pour rappel, les galaxies à disques sont les galaxies possédant un disque galactique entourant un bulbe galactique et, dans la majorité des cas, un trou noir supermassif central. Celles-ci ont donc une morphologie circulaire aplatie. Sont classées parmi les galaxies à disque les galaxies spirales (régulières, barrées, intermédiaires) et les galaxies lenticulaires.
« Ce n’est pas la précision d’une montre suisse » explique Gerhardt Meurer, astrophysicien au Centre International de Recherche en Radio Astronomie ( ICRAR). « Mais peu importe que la galaxie soit grande ou petite, si vous pouviez vous asseoir à l’extrême limite du disque en rotation, cela vous prendrait 1 milliard d’années pour effectuer un tour complet. Découvrir une telle régularité pour ces galaxies nous aide à mieux comprendre les mécanismes à l’origine de leur rotation. Vous ne trouverez pas une galaxie très dense en rotation rapide et une galaxie peu dense en rotation lente ».
Pour ce faire, les chercheurs ont mesuré les vitesses radiales du gaz d’hydrogène neutre composant le disque extérieur d’un grand nombre de galaxies différentes, des naines intermédiaires aux spirales géantes. Ces galaxies pouvaient différer en taille et en vitesse de rotation jusqu’à un facteur 30. En mesurant ces vitesses radiales, les auteurs ont pu calculer les périodes de rotation galactiques et découvrir que, pour chacune des galaxies, le disque galactique extérieur effectuait une rotation complète en 1 milliard d’années.
En se basant sur les modèles théoriques actuels, les astrophysiciens ne s’attendaient à trouver que des populations éparses de jeunes étoiles et de gaz interstellaire sur les bordures extérieures des disques. Cependant, l’observation a révélé plusieurs populations d’étoiles plus anciennes mêlées aux jeunes étoiles et au gaz.
« Il s’agit d’une observation importante car connaître les limites précises d’une galaxie nous permet de mieux définir nos observation et de ne pas gâcher de temps, d’efforts et de puissance informatique sur l’étude de données extra-galactiques » explique Meurer. « Donc, grâce à ce travail, nous savons dorénavant que les galaxies tournent tous les milliards d’années et possèdent une limite extérieure bien définie composée de gaz interstellaire, de jeunes et d’anciennes étoiles ».
Avec la très grande quantité de données qui sera obtenue par les télescopes de nouvelle génération, notamment grâce au Square Kilometer Array (SKA), le fait d’avoir contraint précisément les limites du disque galactique devrait aider les chercheurs à réduire drastiquement la puissance de traitement nécessaire à l’analyse de ces données. « Quand le SKA sera mis en service dans la prochaine décennie, nous aurons besoin de toute l’aide possible pour caractériser les milliards de galaxies que ces télescopes nous révéleront ».
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