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Qu'est-ce qui est expulsé de notre galaxie?

Qu'est-ce qui est expulsé de notre galaxie?

Par une nuit claire, il est possible de regarder dans le ciel nocturne et de voir une bande de lumière brumeuse s'étendant d'un horizon à l'autre. Ce que vous voyez est le disque central de la Voie lactée, une formation massive composée de poussière, de gaz et de milliards d'étoiles.

Sur la base d'observations modernes, les astronomes estiment que la Voie lactée mesure 150,000 à 200 000 années-lumière de diamètre et contient entre 100 et 400 milliards étoiles. Ces étoiles, ainsi que des nuages ​​nébulaires de poussière et de gaz, sont étroitement liées autour du centre de la Voie lactée.

Au cours du siècle dernier, les astronomes ont également réalisé que notre galaxie est simplement l'une des nombreuses galaxies de l'Univers observable (les estimations actuelles disent qu'il pourrait y en avoir autant que 1 ou 2 trillions). Cependant, les astronomes ont également beaucoup appris sur ce qui se trouve entre les galaxies pendant cette période.

Pour la plupart, l'espace intergalactique est aussi proche que celui d'un vide total. Bien qu'elles ne soient pas complètement vides, ces régions ne sont généralement remplies que de traces de poussière et de débris qui s'étirent comme des filaments d'une galaxie à l'autre.

Cependant, les astronomes se sont également rendu compte que dans l'espace qui se trouve entre les galaxies, il y a aussi beaucoup d'objets qui sont expulsés des galaxies de manière assez régulière.

Ceux-ci incluent des planètes voyous, des étoiles voyous et peut-être même quelques choses supermassives (plus à ce sujet ci-dessous). L'existence de ces objets extragalactiques a conduit à des réalisations assez intéressantes sur notre Univers.

Un peu d'histoire cosmique ...

Selon les théories cosmologiques les plus largement acceptées, l'Univers a commencé avec le Big Bang à peu près 13,8 milliards il y a des années. Environ 100 000 ans plus tard, les premières étoiles se sont formées à partir d'hydrogène primordial et d'hélium gazeux.

Au fil du temps, ces étoiles ont commencé à se regrouper en grands amas d'étoiles sphériques (ou amas globulaires). Celles-ci ont ensuite gravité l'une vers l'autre pour former les premières galaxies, qui ont commencé à apparaître par environ 1 milliard ans après le Big Bang (ca. 13 milliards il y a des années).

À ce stade, la structure à grande échelle de l'Univers s'était formée, qui comprenait des amas de galaxies, des superamas et les grands filaments qui les reliaient. Après la naissance et la mort de plusieurs générations d'étoiles, des éléments plus lourds ont également commencé à s'accumuler.

Les premières étoiles ont été formées à partir d'hydrogène et d'hélium, mais une fois qu'elles sont passées en supernova, les métaux qui se sont formés à l'intérieur ont été expulsés dans l'espace. Environ six ou sept milliards d'années après le Big Bang, il y avait suffisamment de ces éléments dans le milieu interstellaire pour que les systèmes planétaires commencent à se former.

Pendant tout ce temps, de nouvelles étoiles sont nées, des systèmes planétaires ont continué à se former et des fusions galactiques ont continué à avoir lieu. Compte tenu de leur importance pour l'évolution cosmique, peut-être un peu de contexte à ce sujet est-il également nécessaire ...

Fusions galactiques

Pendant des générations, les astronomes ont compris qu'au cours de l'histoire cosmique, les galaxies ont évolué à travers le processus de fusion. Cela a progressivement amené les galaxies naines à se rassembler pour former des galaxies elliptiques, qui ont progressivement grandi pour devenir des galaxies spirales (comme la nôtre).

Chaque fois que cela se produisait, le résultat aurait été plutôt cataclysmique. Il commencerait dans les régions extérieures des galaxies en fusion, où leurs bras entreraient en contact et où des étoiles et des nuages ​​de poussière et de gaz seraient échangés.

Peu à peu, les galaxies se poussaient l'une dans l'autre et des concentrations plus denses d'étoiles entreraient en contact. Cela entraînerait la destruction de nombreux systèmes stellaires par des perturbations des marées et peut-être même des collisions entre étoiles.

Un jour, les astronomes prédisent que la Voie Lactée entrera en collision avec son voisin le plus proche, la Galaxie d'Andromède (alias Messier 31). Cette galaxie spirale massive est située à environ 2,5 millions d'années-lumière loin et est de taille comparable à la nôtre.

Fait intéressant, cette galaxie s'approche de la Voie lactée à une vitesse d'environ 482 800 km / h (300 000 mph). Sur la base des dernières observations fournies par l'ESA Observatoire Gaia, à partir de laquelle les astronomes ont pu anticiper les futurs mouvements de nos deux galaxies, cette fusion est estimée à environ 4,5 milliards il y a des années.

Pour mémoire, c'est 1 milliard années de plus que prévu. Quel soulagement, hein? Et tandis que la civilisation telle que nous la connaissons est susceptible d'être morte depuis longtemps à ce stade, toutes les civilisations qui existent à ce stade pourraient avoir besoin de faire preuve de créativité pour assurer leur survie.

Là encore, ils pourraient même ne pas le remarquer. Fondamentalement, le processus prendra des centaines de millions (voire des milliards) d'années pour se terminer. Et selon les astronomes, le processus comprendra probablement cinq phases.

Pendant PhaseUn, la Voie Lactée et Andromède continueront de se rapprocher et Andromède deviendra toujours plus grande et plus lumineuse dans le ciel nocturne. Dans Phase deux, ils seront suffisamment proches pour que les nuages ​​moléculaires géants dans leurs confins se compriment et donnent naissance à de nouvelles étoiles bleu vif, créant de nouvelles constellations.

Phase troisimpliquera le disque de poussière et d'étoiles qui caractérisent notre galaxie Andromède va commencer à se désagréger. Alors qu'Andromède passe devant notre galaxie, le ciel deviendra un fouillis de poussière, de gaz et de jeunes étoiles brillantes. Dans cette phase, de nombreuses étoiles massives nouvellement formées iront en supernova, éclairant le ciel nocturne.

Dans Phase quatre, 100 millions des années après qu'Andromède ait fait son premier passage, il se retournera et les deux galaxies fusionneront à nouveau. Cela entraînera une nouvelle compression des nuages ​​moléculaires, déclenchant un autre cycle de formation d'étoiles et de supernovae. Les vents ainsi créés chasseront une grande partie du gaz et de la poussière restants.

Dans Phase cinq, les deux galaxies auront finalement fusionné et formeront une seule galaxie elliptique (souvent appelée "Milkomeda"). Toute preuve que la Voie lactée et Andromède existaient autrefois en tant que galaxies séparées disparaîtra.

La distribution des étoiles à Andromède et dans la Voie lactée signifie que le risque de collision directe entre les systèmes stellaires sera négligeable. Cependant, le processus de fusion provoquera toujours des bouleversements massifs en raison des forces gravitationnelles impliquées.

Fondamentalement, chaque fois que des amas d'étoiles ou des galaxies fusionnent, l'influence gravitationnelle générera d'énormes forces de marée. Cela entraînera également la création d'ondes gravitationnelles massives (GW) qui ondulent à travers le cosmos et secouent l'espace-temps.

De plus, lorsque des galaxies particulièrement massives fusionnent (ce qui sera le cas lorsque Andromède et la Voie lactée se rencontrent), beaucoup plus que de simples échanges de gaz, de poussière et d'étoiles sont échangés. Comme les astronomes le savent depuis les années 1970, la plupart des galaxies massives ont des trous noirs supermassifs (SMBH) en leur centre.

Ainsi, lorsque des galaxies massives fusionnent, les trous noirs au niveau de leur noyau font de même. Ici aussi, les deux corps massifs vont se croiser, orbiter l'un l'autre pendant un certain temps, et finiront par se réunir pour former un seul SMBH.

Comme les galaxies elles-mêmes, au moment où elles seront terminées, il ne restera aucune preuve qu'elles étaient autrefois séparées.

Alors, comment les choses «deviennent-elles voyous»?

Dans le cas des planètes, le processus est relativement simple. Peu de temps après la naissance des étoiles et la formation d'un système de planètes, des secousses peuvent se produire à la suite de toutes les interactions gravitationnelles. Ces secousses peuvent même conduire à l'expulsion d'une ou plusieurs planètes d'un système stellaire.

Des recherches récentes montrent que cela peut s'être produit dans le système solaire à propos de 4,5 milliards il y a des années, certaines de nos planètes sont devenues voyous. Ces planètes feraient partie d'une population de milliards de personnes qui gravitent directement autour de la Voie lactée et ne sont liées à aucune étoile en particulier.

Mais dans certains cas, les planètes pourraient être projetées depuis un système stellaire avec suffisamment de force pour devenir extragalactiques. La preuve de ces planètes a été révélée pour la première fois en 2018 par des astrophysiciens qui ont indirectement observé une population d'environ 2000 planètes entre la Voie lactée et une galaxie. 3,8 milliards d'années-lumière un moyen.

Quant aux stars, le processus par lequel elles deviennent voyous est un peu plus dramatique. Dans certains cas, les forces de marée causées par la fusion de deux galaxies (et des SMBH à leurs noyaux) suffiront à maîtriser l'attraction gravitationnelle qui maintient les systèmes stellaires liés à leur galaxie.

En conséquence, ces étoiles seront projetées des galaxies en fusion et se retrouveront dans l'espace intergalactique. L'astronome Jack Hills a été le premier à théoriser que de telles «étoiles voyous» pourraient exister en 1988.

Depuis ce temps, les astronomes ont fait de nombreuses découvertes qui indiquent que les étoiles voyous sont en fait assez courantes. Dans certains cas, on a constaté qu'ils se déplaçaient à des vitesses d'un dixième à un tiers de la vitesse de la lumière (0,1 à 0,33 c).

Pour référence, la lumière se déplace à une vitesse constante de 299 792 458 m / s (1 079 millions de km / h; 670,6 millions de mph). Faire le calcul, cela signifie que ces étoiles se déplaçaient à des vitesses d'environ 100 millions de km / h (67 millions de mph) à 360 millions de km / h (223 millions de mph).

Ces étoiles incroyablement rapides leur ont reçu la désignation étoiles à hypervélocité (HVS), dont la première a été observée en 2005 par des astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Alors que les fusions galactiques sont une raison impérieuse pour laquelle les étoiles deviendraient voyous et atteindraient des vitesses d'hypervélocité, il existe d'autres mécanismes possibles pour lancer des objets célestes depuis leurs galaxies respectives.

Par exemple, les astronomes ont noté que le Sagittaire A * (le SMBH au centre de notre galaxie) a des étoiles qui orbitent régulièrement (comme S2). En raison des forces gravitationnelles intenses impliquées, S2 a une orbite très excentrique et accélère considérablement lorsqu'il est le plus proche de l'horizon des événements de Sag A *.

Sur la base des calculs effectués par Jack Hills et d'études plus récentes, les astronomes ont découvert que si un système binaire était entraîné par la gravité d'un SMBH, un compagnon pourrait être capturé tandis que l'autre était complètement éjecté de la galaxie.

En fait, ce sont les calculs originaux effectués par Jack Hills qui suggéraient que les trous noirs 4 millions fois la masse de notre Soleil serait capable de générer la force nécessaire pour le faire. Incidemment, on estime que Sag A * se situe entre environ 4 et 4,5 milliards Masses solaires.

Des observations plus récentes ont montré que les trous noirs de masse moyenne (MMBH) - qui ont environ une douzaine de fois la masse de notre Soleil - pourraient également faire l'affaire. Dans ces cas, les étoiles auraient pu être éjectées à la suite d'une étoile d'une paire binaire allant en supernova et poussant l'autre étoile hors de la galaxie.

Mais c'est là que les choses deviennent vraiment intéressantes. Selon certaines observations et études théoriques, des choses vraiment intéressantes sont également lancées de notre galaxie (et d'autres).

Planètes, étoiles et trous noirs!

Pour récapituler, les planètes sont expulsées des galaxies relativement souvent et les étoiles à hypervitesse sont également courantes. Mais qu'en est-il des systèmes entiers, où les étoiles et les planètes qui gravitent autour d'elles sont expulsées des galaxies?

Selon des chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et de l'Institute for Theory and Computation (ITC), il est tout à fait possible que les étoiles éjectées de notre galaxie puissent emporter leurs systèmes planétaires pendant le trajet.

Cela signifie que des systèmes stellaires entiers pourraient voyager d'une galaxie à une autre à une partie de la vitesse de la lumière. Encore plus intrigant est la possibilité que certaines de ces planètes soient habitées et que les étoiles sur lesquelles elles gravitent atteignent éventuellement une autre galaxie.

À cet égard, les étoiles à hypervélocité pourraient être un moyen par lequel la vie se propage dans tout l'Univers. De plus, les mêmes chercheurs ont indiqué qu'il pourrait y avoir des milliards de ces étoiles dans l'Univers, en attendant d'être étudiées.

Comme l'a indiqué le professeur Abraham Loeb, l'un des auteurs de la recherche:

«Les planètes étroitement liées peuvent rejoindre les étoiles pour le trajet. Les étoiles les plus rapides traversent des milliards d'années-lumière à travers l'univers, offrant un voyage cosmique passionnant pour les civilisations extraterrestres. Dans le passé, les astronomes envisageaient la possibilité de transférer la vie entre les planètes du système solaire et peut-être à travers notre galaxie de la Voie lactée. Mais cette population d'étoiles nouvellement prédite peut transporter la vie entre les galaxies à travers l'univers entier.

Cela semble assez bizarre, hein? Eh bien, ça devient encore plus bizarre que ça! La prochaine possibilité est si profonde qu'elle mérite sa propre ligne:

Trous noirs supermassifs!

Vous avez bien lu. Selon des recherches récentes, les interactions de marée causées par la collision de galaxies peuvent être si intenses que même les trous noirs supermassifs (SMBH) pourraient se retrouver éjectés des galaxies et devenir voyous - devenant ainsi des trous noirs supermassifs (rSMBH) voyous.

En 2018, des astronomes de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) ont détecté ce qu'ils croyaient être un rSMBH s'éloignant de sa galaxie. À l'aide des données de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes, l'équipe l'a repéré dans l'espace intergalactique à propos de 3,9 milliards d'années-lumière Depuis la terre.

Compte tenu de la masse de l'objet (160 millions fois la masse de notre Soleil), ainsi que sa signature aux rayons X brillante, l'équipe a déterminé qu'il devait s'agir d'un SMBH ou d'un SMBH double. Ils ont également émis l'hypothèse qu'il était susceptible d'avoir fait partie d'une galaxie elliptique à un moment donné.

Puisque cet objet était plus de 80 fois plus massif que Sag A *, la galaxie qui le contenait aurait dû être très massive. De plus, la force gravitationnelle responsable de son expulsion devait être vraiment énorme!

Tout cela ajoute du poids à la théorie selon laquelle l'objet a été éjecté à la suite de la fusion de deux galaxies particulièrement massives. On ne peut qu'imaginer les forces astronomiques (sans jeu de mots) impliquées. Et la pensée de quelque chose d'aussi massif et puissant volant dans l'espace ... soyons simplement reconnaissants de ne pas être sur son chemin!

Un jour...

Qu'est-ce que tout cela signifie pour l'exploration spatiale? Eh bien, un jour, nous pourrons peut-être étudier en détail les étoiles et les planètes extragalactiques, de la même manière que nous prévoyons d'étudier en détail les planètes extrasolaires. Qui sait ce que nous pourrions trouver?

De plus, nous pourrions apprendre un jour que la vie telle que nous la connaissons (ou les ingrédients nécessaires) vient d'une autre galaxie. En fait, nous pourrions avoir des parents éloignés vivant dans une galaxie à des milliards d'années-lumière qui regardent les étoiles et se demandent s'il existe une vie intelligente au-delà de leur monde.

En ce qui concerne les étoiles à hypervélocité qui existent actuellement (et qui ont des planètes habitées en orbite autour d'elles), on ne peut qu'imaginer ce que cela doit être pour des créatures intelligentes regardant le ciel nocturne. En supposant qu'ils conservaient des registres détaillés, ils se rendraient compte que le ciel changeait sur de longues périodes.

Dans un hémisphère, les étoiles sembleraient rougeâtres car elles s'éloignaient de plus en plus. Dans l'autre, ils apparaissaient en bleu (blueshift) puisqu'ils se rapprochaient. Finalement, les gens dans un hémisphère auraient une vue claire de la galaxie qu'ils ont quittée, tandis que les gens dans l'autre se rendraient compte que la galaxie dans leur ciel s'agrandissait lentement.

Et comme l'a expliqué le professeur Loeb, si une ramification de l'humanité a encore environ 4,5 milliards d'années maintenant, ils pourraient finir de faire du stop sur une planète qui orbite autour d'une étoile à hypervélocité:

"Dans le passé, les astronomes envisageaient la possibilité de transférer la vie entre les planètes du système solaire et peut-être à travers notre galaxie de la Voie lactée. Mais cette population d'étoiles nouvellement prédite peut transporter la vie entre les galaxies à travers l'univers entier. Nos descendants pourraient envisager de monter à bord d'un système planétaire une fois que la Voie lactée fusionnera avec sa galaxie sœur, Andromède, dans quelques milliards d'années. "

S'il y a une chose que l'étude de l'Univers nous a apprise, c'est qu'elle est alimentée par des forces vraiment titanesques. Il n'est donc pas surprenant qu'à l'occasion, des planètes, des étoiles et même des trous noirs puissent être ballottés comme des boules de billard!

Et pourtant, on ne peut s'empêcher de se sentir étonné!

  • NASA - Messier 31 (La galaxie d'Andromède)
  • ESA - Gaia aperçoit des étoiles volant entre les galaxies
  • NASA - Hyperfast Star a été démarré de la Voie lactée
  • NASA - Pourquoi certaines fusions galactiques mènent-elles à Doom?
  • CfA - Étoiles de l'hypervélocité: exilés rapides de la Voie lactée
  • NASA - Hubble révèle des feux d'artifice stellaires accompagnant la collision Galaxy
  • MNRAS - "La collision entre la Voie lactée et Andromède" par T.J. Cox et Avi Loeb
  • Univers aujourd'hui - Quand notre galaxie se fracasse dans Andromède, qu'arrive-t-il à notre soleil?


Voir la vidéo: Un trou noir expulsé de sa galaxie!? - FORMAT COURT (Décembre 2021).