Les galaxies spirales sont sans aucun doute l'une des plus belles structures de l'univers. Sous un modèle, la structure en spirale est créée par des ondes de densité en spirale. Dans un autre, ils sont induits par des interactions de marée. C'est cette approche qui est explorée dans un nouvel article de Dobbs et al., Accepté pour publication dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Plus précisément, les auteurs ont tenté d'utiliser la modélisation des forces de marée pour recréer la structure des bras en spirale sur la grande spirale de conception, M51.
Pour modéliser l'interaction, ils ont commencé avec un modèle d'une galaxie simple avec une distribution de masse (divisée en un disque, un renflement et un halo) similaire à celle du M51. Leur galaxie initiale était initialement exempte de structure en spirale, mais «d'instabilités gravitationnelles dans les étoiles [Remarque: contrairement au gaz galactique. Pas dans les étoiles individuelles.] Produisent une structure en spirale à plusieurs bras »et inégale (connue sous le nom de spirale floculeuse). Cette nature floculeuse a été prédite pour la première fois dans un article de 1964 par Toomre et a été simulée de nombreuses fois depuis lors. L'équipe de Dobbs a ensuite introduit une source ponctuelle pour représenter la petite galaxie (NGC 5195) le long des paramètres orbitaux dérivés des simulations précédentes de Theis et Spinneker en 2003.
Au cours des 60 premiers millions d'années, aucune nouvelle structure significative n'a été mise en évidence. Le disque a montré une certaine perturbation due à l'approche du compagnon, mais aucune nouvelle structure en spirale n'est apparue. Cependant, à 120 millions d'années depuis le début de la simulation, des indices d'un bras en spirale du côté de la galaxie le plus proche du compagnon commencent à se former et de 180 millions d'années, deux bras en spirale prononcés de «grand dessin» dominent le visage de la galaxie. , couvrant plus de 15 000 années-lumière.
Mais les bras étaient trop bons pour durer. À 240 millions d'années, les bras ne s'étirent que sur 6 500 années-lumière, car les forces gravitationnelles du compagnon semblent guider le gaz de la galaxie alors qu'il est entraîné sur son orbite. Après 300 millions d'années, les bras en spirale ont de nouveau grossi et la paire ressemble remarquablement à l'état actuel du système M51 / NGC 5195.
Les auteurs notent plusieurs caractéristiques que leur simulation a en commun avec la galaxie observée. Du côté où le compagnon s'est approché pour la première fois de la galaxie, ils notent un «coude» dans un bras (marqué comme A dans l'image à gauche). Une autre similitude est la division de l'un des bras en spirale bien que, encore une fois, le positionnement exact soit différent (étiqueté B).
Une autre comparaison que les auteurs ont faite concernait les forces (ou amplitude) de divers modèles de bras (1 bras, 2 bras, 3 bras, etc.) au fil du temps. Ils ont constaté que les deux schémas armés étaient les plus prédominants, mais d'après les mécaniciens, ils ont déterminé qu'il y avait des structures armées sous-jacentes plus élevées qui n'ont jamais complètement pris racine. Cependant, ces schémas armés plus élevés sont venus Fermer à la force de la spirale à 2 bras. Les auteurs notent que cela est cohérent avec les résultats d'observation d'un autre groupe étudiant M51 dans un travail qui n'a pas encore été préparé pour publication.
Cependant, il existe également quelques différences. Un panache de gaz s'étendait du M51 simulé qui n'a pas d'équivalent dans les observations réelles (étiqueté C). Les observations réelles montrent de grandes quantités de gaz devant la galaxie compagne qui ne sont pas présentes au même degré dans la simulation (étiquetées D). Enfin, de vraies observations montrent un aplatissement notable des bras du M51 le plus proche du compagnon. Encore une fois, ceux-ci n'apparaissent pas dans la simulation. Les auteurs suggèrent que des écarts peuvent être dus à la modélisation trop simpliste du NGC 5195 en tant que source ponctuelle au lieu d'un corps étendu, ou à de légères différences dans les paramètres initiaux par rapport au système réel.
Malgré ces différences, les auteurs suggèrent que leur modélisation de l'interaction montre que la structure en spirale, au moins dans ce cas, est très probablement le résultat de l'interaction de marée sur M51 par NGC 5195. Ils notent également que les ondes de densité en spirale sont probables ne pas le coupable puisque d'autres études n'ont pas été en mesure de déterminer une «vitesse de motif» cohérente pour la galaxie (la vitesse de motif est la vitesse angulaire à laquelle les bras tourneraient s'ils étaient considérés comme une structure cohérente). Au lieu de cela, les observations ont montré que les bras devraient avoir différentes vitesses de configuration à différents rayons.
Bien que leur travail ne suggère pas que tout la structure en spirale est formée par des interactions de marée avec des compagnons, ce travail plaide fortement en faveur de la possibilité dans de nombreuses galaxies qui auraient de tels compagnons et M51 en particulier. De plus, les simulations révèlent également que ces bras induits par les marées sont un phénomène temporaire. Comme ils n'ont pas de vitesse fixe, ils volonté s'enroulent lentement et à mesure que l'interaction progresse, les galaxies seront encore plus déformées et finiront par fusionner.
(Merci à Claire Dobbs pour la permission de reproduire des images du papier ainsi que des éclaircissements sur quelques points.)
