C’est parfois difficile d’envelopper la tête. Bien qu'elle puisse sembler stationnaire, la planète Terre se déplace en fait à une vitesse moyenne de 29,78 km / s (107 200 km / h; 66600 mph). Et pourtant, notre planète n'a rien sur le Soleil lui-même, qui parcourt le centre de notre galaxie à une vitesse de 220 km / s (792 000 km / h; 492 000 mph).
Mais comme c'est souvent le cas avec notre univers, les choses ne font que s'aggraver plus vous regardez loin. Selon une nouvelle étude d'une équipe internationale d'astronomes, les galaxies «super spirales» les plus massives de l'Univers tournent deux fois plus vite que la Voie lactée. Selon eux, la cause en est les nuages (ou halos) massifs de matière noire qui entourent ces galaxies.
L'étude, récemment publiée dans le Lettres du journal astrophysique, a été menée par des astronomes du Space Telescope Science Institute (STSI), de l'Université du Cap, du College of New Jersey, de l'Université de technologie de Swinburne, de l'Université du Cap-Occidental et du California Institute of Technology.
Les galaxies super spirales sont un phénomène relativement nouveau pour les astronomes, n'ayant été découvert que grâce aux données obtenues par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et la NASA / IPAC Extragalactic Database (NED). Une centaine seulement sont connus à ce jour, mais ce que nous avons observé de ces quelques exemples montre que ces objets sont tout simplement exceptionnels.
En plus d'être beaucoup plus grandes que la Voie lactée, elles sont également plus brillantes et contiennent beaucoup plus d'étoiles. Le plus grand mesure environ 450 000 années-lumière de diamètre (par rapport à la Voie lactée, qui s'étend sur environ 100 000 années-lumière) et est environ 20 fois plus massif. Et d'après l'étude menée par les chercheurs du STSI, ils semblent également tourner beaucoup plus vite.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe s'est appuyée sur de nouvelles données recueillies avec le grand télescope d'Afrique australe (SALT) pour mesurer les courbes de rotation de 23 galaxies spirales massives connues. Des données supplémentaires ont été fournies par le télescope Hale de 5 mètres de l’observatoire de Palomar tandis que la mission WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA a fourni des données vitales sur les masses et les taux de formation des étoiles des galaxies.
Comme l'a dit Tom Jarrett de l'Université du Cap, en Afrique du Sud, à propos de l'étude:
«Ce travail illustre magnifiquement la puissante synergie entre les observations optiques et infrarouges des galaxies, révélant des mouvements stellaires avec la spectroscopie SDSS et SALT, et d'autres propriétés stellaires - notamment la masse stellaire ou« épine dorsale »des galaxies hôtes - grâce à l'imagerie WISE infrarouge moyen . "
Ils ont découvert que ces galaxies tournent beaucoup plus rapidement que la Voie lactée, avec la plus grande rotation à une vitesse pouvant atteindre 570 km / s (350 m / s) - presque trois fois plus vite. De plus, l'équipe a découvert que la vitesse de rotation des super spirales dépassait largement la masse de leurs étoiles, gaz et poussière. Cela est conforme à ce que les scientifiques ont observé pendant des décennies, ce qui suggère que la matière noire est responsable.
«Les super spirales sont extrêmes à bien des égards. Ils battent les records de vitesse de rotation », a déclaré Patrick Ogle, chercheur au STSI et auteur principal de l'étude. "Il semble que le spin d'une galaxie soit déterminé par la masse de son halo de matière noire ... C'est la première fois que nous trouvons des galaxies spirales aussi grandes que possible."
Essentiellement, Ogle et ses collègues ont conclu que les super spirales sont entourées de halos de matière noire plus grands que la moyenne. En fait, Ogle et son équipe ont déterminé que le halo le plus massif équivalait à environ 40 billions de masses solaires. Les astronomes s'attendent généralement à trouver autant de matière noire autour d'un groupe de galaxies plutôt que d'une seule.
Cette étude est un autre élément de preuve contre les théories alternatives de la gravité qui tentent d'exclure la présence de matière noire. Un exemple populaire est connu sous le nom de Modified Newtonian Dynamics (MOND), qui propose qu'en ce qui concerne les structures les plus massives du cosmos (galaxies et amas de galaxies), la gravité est légèrement plus forte que ne le prédisent Newton ou Einstein.
Cependant, MOND ne peut pas tenir compte des vitesses de rotation observées des super spirales, ce qui suggère qu'aucune dynamique non newtonienne n'est requise. Un autre point à retenir de ces observations était que les super spirales contiennent beaucoup moins d'étoiles que ce à quoi on pourrait s'attendre, étant donné les halos massifs de matière noire qui les entourent. Cela suggère qu'une abondance de matière noire peut en fait inhiber la formation d'étoiles dans les galaxies.
L'équipe de recherche suggère deux possibilités pour lesquelles cela est. D'une part, il se peut que tout gaz supplémentaire aspiré dans la galaxie soit chauffé par la rotation rapide au point que le refroidissement et l'agglutination (et donc l'effondrement gravitationnel) soient moins probables. De l'autre, il est possible que la rotation rapide de la galaxie perturbe les nuages de gaz, ce qui rend plus difficile leur fusion et leur effondrement.
Malgré cela, les super spirales qui ont été observées peuvent encore expérimenter la formation d'étoiles - à raison d'environ 30 masses solaires par an (soit 30 fois celle de la Voie lactée). Pour l'avenir, Ogle et son équipe espèrent effectuer d'autres observations dans l'espoir d'en savoir plus sur le mouvement des gaz et des étoiles dans les disques des super spirales.
Ces questions et d'autres relatives aux super spirales seront probablement traitées par des instruments de nouvelle génération tels que le télescope spatial James Webb (JWST) et le télescope spatial infrarouge à large champ (WFIRST). Une fois déployés, ces télescopes pourront étudier davantage de super spirales à des distances encore plus grandes, ce qui correspondra à une phase antérieure de
