Aperçu de la théorie des ondes de densité en spirale, types de galaxies et exemples

Publié le 19 janvier, 2024

Théorie des ondes de densité en spirale

Une galaxie est définie comme un groupe de nombreuses étoiles et planètes, ainsi que de la poussière et des gaz qui les entourent et qui sont maintenus ensemble par l’attraction gravitationnelle. Il existe de nombreuses galaxies bien connues, comme la Voie lactée qui abrite la Terre et la galaxie d’Andromède. Une galaxie à disque est un type spécifique de galaxie qui contient un arrangement plat et circulaire d’étoiles, de planètes, de poussière et de gaz. La galaxie du disque doit son nom à son centre en forme de disque. La théorie des ondes de densité spirales est une théorie scientifique destinée à expliquer les bras spiraux des galaxies à disques. La théorie a été proposée par CC Lin et Frank Shu, c’est pourquoi elle est parfois appelée théorie de la densité et des vagues de Lin-Shu. Leur théorie propose que les bras spiraux de la galaxie tournent à une vitesse particulière tandis que les étoiles du disque tournent simultanément à une vitesse différente.

La galaxie d’Andromède

L'image montre une galaxie spirale, la galaxie d'Andromède.  Les vagues rouges sont des nuages ​​de poussière et les bleues sont des zones contenant des étoiles plus anciennes.

La formation des bras spiraux galactiques

La théorie des ondes de densité spirales est utilisée pour expliquer la formation des bras spiraux dans les galaxies. Les bras spiraux se déplacent plus lentement que le reste des étoiles et des gaz d’une galaxie. Les bras spiraux se forment lorsqu’une onde de densité se déplace du centre de la galaxie spirale jusqu’au bord extérieur de la galaxie spirale, puis revient au centre et enfin revient au bord extérieur.

Par exemple, le mouvement d’une galaxie spirale peut être comparé au mouvement d’un embouteillage. Prenons l’exemple d’un embouteillage situé sur une autoroute et qui entraîne un étirement de la circulation sur 10 miles. Au fur et à mesure que cet embouteillage se produit, il y a un flux constant de voitures sur l’autoroute à chaque endroit le long du tronçon de 16 milles. Les voitures avancent à petits pas, se déplaçant à des vitesses lentes alors qu’elles tentent de se frayer un chemin dans la circulation. Bien que les voitures changent continuellement d’emplacement au fur et à mesure de leur déplacement et finissent par traverser l’embouteillage, il y a une accumulation constante de voitures derrière elles qui maintient l’embouteillage plein de voitures. La plus grande densité de voitures se situe vers le centre de la circulation, car les voitures du début s’arrêtent lentement lorsqu’elles entrent dans l’embouteillage et les voitures de la fin commencent lentement à en sortir. Dans une galaxie spirale, les étoiles et la matière peuvent entrer et sortir de la galaxie, ce qui provoque un mouvement continu de l’onde de densité à travers la galaxie. La haute densité des bras spiraux ralentit la rotation de la matière galactique.

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Grand Dessein et Galaxies Floculantes

Les galaxies qui ont deux bras spiraux bien définis sont définies comme des galaxies de grand dessein. Les galaxies qui comportent de nombreux petits segments spiraux discontinus sont connues sous le nom de galaxies floculantes. Beaucoup pensent que le principal problème de la théorie des ondes de densité spirales est qu’elle n’explique pas pourquoi certaines galaxies sont considérées comme des galaxies de grande conception, pourquoi certaines sont considérées comme des galaxies floculantes, ou pourquoi beaucoup sont considérées comme un mélange des deux. La principale différence entre ces deux types de galaxies réside dans le fait que les galaxies considérées comme des galaxies de grande conception ont des bras spiraux bien organisés et structurés, tandis que les galaxies floculantes ont des bras spiraux qui ne sont pas aussi définis et structurés.

Les éperons des galaxies spirales sont des zones qui s’étendent à l’écart des bras principaux de la spirale. Ils sont probablement le résultat d’une rotation différentielle combinée à une formation d’étoiles autonomes. Au fur et à mesure que cette rotation se produit, elle sépare les régions de formation d’étoiles en segments spiralés discontinus. Les amas d’étoiles sont de grands groupes d’étoiles situés dans la même zone géographique de l’espace. Les étoiles des amas ont la même origine et sont liées pendant un certain temps à la même attraction gravitationnelle. Ils sont formés de gros nuages ​​​​de gaz moléculaire. En raison de la taille et de la masse de ces nuages ​​moléculaires, les étoiles se forment en amas géants. Les astronomes et les scientifiques spatiaux utilisent des amas d’étoiles pour tenter de déterminer l’évolution et l’âge des étoiles.

L’amas d’étoiles des Pléiades est l’un des amas d’étoiles les plus proches de la Terre.

L’image montre un amas d’étoiles, qui apparaît comme un groupe de lumières brillantes sur le fond sombre de l’espace.


Un groupe de nombreuses étoiles, planètes, ainsi que la poussière et les gaz qui les entourent et qui sont maintenus ensemble par l’attraction gravitationnelle est connu sous le nom de galaxie. Une galaxie qui contient un arrangement plat et circulaire d’étoiles, de planètes, de poussière et de gaz est appelée une galaxie à disque. La théorie scientifique qui tente d’expliquer les bras spiraux des galaxies à disques est connue sous le nom de théorie des ondes de densité spirales. CC Lin et Frank Shu ont été les premiers à proposer la théorie des ondes de densité en spirale, souvent appelée théorie de la densité et des ondes de Lin-Shu. Le mouvement au sein d’une galaxie spirale peut être comparé au mouvement au sein d’un embouteillage. Au fur et à mesure que la circulation avance, la zone de circulation la plus dense se situera vers le centre de l’embouteillage. Les voitures vont et viennent, mais il y aura un trafic constant dans la zone. Les étoiles et les matériaux entrent et sortent de la galaxie et facilitent le mouvement de l’onde de densité.

Les galaxies de grand design sont des galaxies qui possèdent deux bras spiraux bien définis. Les galaxies floconneuses sont des galaxies qui possèdent de nombreux petits segments spiraux discontinus. Ces deux types de galaxies partagent des similitudes, mais ils présentent une différence importante: les galaxies de grande conception ont des bras spiraux bien organisés et structurés, tandis que les galaxies floculantes ont des bras spiraux qui ne sont pas aussi définis et structurés. Les zones qui s’étendent à l’écart des bras principaux de la spirale sont appelées éperons, qui sont probablement le résultat d’une rotation différentielle combinée à la formation d’étoiles autonomes. Les grands groupes d’étoiles situés dans la même zone géographique de l’espace sont appelés amas d’étoiles.



Transcription vidéo

Les bras en spirale de la Voie Lactée

La Voie lactée possède des bras spiraux très visibles. Ces bras en spirale sont comme un embouteillage se déplaçant dans l’espace, mais au lieu de voitures, cet embouteillage est plein d’étoiles, d’essence et de poussière. Dans un embouteillage, la position des voitures et l’humeur des conducteurs peuvent changer avec le temps, mais l’embouteillage lui-même reste plus ou moins stable dans sa forme dans son ensemble au fur et à mesure qu’il avance sur l’autoroute. C’est ainsi que les bras de la Voie Lactée conservent leur forme même si leurs composants changent avec le temps.

Cette leçon montrera comment les astronomes pensent que l’existence des bras spiraux peut s’expliquer, compte tenu de tout cela, et pourquoi leur forme peut varier d’une galaxie à l’autre.

La théorie des vagues de densité en spirale

Comme vous pouvez l’imaginer, si un conducteur ne fait pas attention au fait qu’il y a un embouteillage devant lui et percute l’embouteillage par derrière, de nombreuses étincelles et explosions jailliront ! Eh bien, dans l’espace, des nuages ​​​​de gaz frappent par derrière le gaz déjà situé dans les bras spiraux, entraînant une compression du gaz et la formation ultérieure de nouvelles étoiles.

Tout cela est lié à la théorie des ondes de densité spirales, la théorie qui tente d’expliquer les bras spiraux des galaxies à disques. Fondamentalement, cette théorie affirme que les bras spiraux d’une galaxie à disque sont des régions de la galaxie qui ont une densité plus élevée ; c’est pourquoi nous les appelons ondes de densité. Ce sont également des zones qui se déplacent plus lentement que les étoiles et le gaz de la galaxie.

Cela signifie que lorsque le gaz se déplaçant plus rapidement pénètre dans un bras en spirale, il est comprimé en raison de la densité plus élevée à l’intérieur du bras en spirale, et cette compression du gaz déclenche la formation de nouvelles étoiles. Les étoiles nouvellement formées et tout gaz restant non utilisé dans la formation des étoiles finissent par sortir du bras en spirale qui se déplace lentement, comme les voitures finissent par sortir d’un embouteillage.

Grand Dessein et Galaxies Floculantes

L’un des problèmes de la théorie des ondes de densité spirales est qu’elle n’explique pas très bien pourquoi certaines galaxies sont des galaxies qui ont deux bras spiraux bien définis (appelées galaxies de grand dessein ), certaines galaxies sont des galaxies qui ont de nombreux petits segments spiraux discontinus. (appelées galaxies floculentes ), et certaines galaxies (comme la Voie lactée) sont un mélange des deux.

Les astronomes pensent que ces différences s’expliquent par l’idée selon laquelle la formation d’étoiles dans l’espace peut être contagieuse ou avoir un effet domino. Je veux dire, si une voiture percute un embouteillage devant elle, il n’est pas exclu que la voiture dans laquelle elle percute percute la voiture qui la précède, et ainsi de suite, provoquant des étincelles. pour voler partout.

Dans l’espace, la formation d’étoiles à un endroit peut entraîner la formation d’étoiles à d’autres endroits à proximité. La rotation différentielle de la galaxie séparera alors ces régions de formation d’étoiles pour former des segments spiralés discontinus, ou éperons dans la galaxie.

La rotation différentielle de la galaxie spirale repose essentiellement sur l’idée selon laquelle les parties internes de la galaxie se déplacent plus rapidement que les parties externes du disque, ce qui répartit les choses avec le temps. Dans l’ensemble, les ondes de densité spirales forment deux bras spiraux bien définis, mais la formation d’étoiles autonomes et la rotation différentielle sont responsables de la production de nombreuses branches, éperons et petits bras discontinus dans une galaxie.

Résumé de la leçon

L’existence de bras spiraux dans une galaxie spirale peut s’expliquer, en partie, par la théorie des ondes de densité spirale, la théorie qui tente d’expliquer les bras spiraux des galaxies à disques.

Essentiellement, cette théorie dit que les ondes de densité d’une galaxie sont ses bras spiraux et que ce sont des régions de densité accrue se déplaçant lentement dans l’espace. Les nuages ​​de gaz se déplaçant plus rapidement dépassent inévitablement ces ondes de densité se déplaçant lentement. Ce faisant, ces nuages ​​​​de gaz sont comprimés par les régions de densité plus élevée. Cela déclenche la formation d’étoiles lorsque les nuages ​​​​de gaz s’effondrent, et cette nouvelle formation d’étoiles éclaire les bras spiraux avec beaucoup de lumière !

Alors que les ondes de densité spirales peuvent créer deux bras spiraux bien définis, c’est la formation d’étoiles autonomes combinée à la rotation différentielle de la galaxie qui peut provoquer la formation de nombreuses branches, éperons et bras spiraux discontinus dans d’autres galaxies.

Les galaxies qui ont deux bras spiraux bien définis sont appelées galaxies de grand dessin et les galaxies qui ont de nombreux petits segments spiraux discontinus sont appelées galaxies floculantes. Certaines galaxies, comme notre propre Voie Lactée, sont un mélange des deux.

Résultats d’apprentissage

Une fois que vous aurez terminé cette leçon, vous devriez être capable de :

  • Discutez de la théorie des ondes de densité en spirale
  • Expliquez pourquoi les galaxies spirales peuvent être différentes


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