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Qu'est-ce qu'un halo galactique ?
Le halo galactique est une immense coquille de gaz « invisible »,
La différence la plus frappante entre un disque et une sphèreforme de halo apparaissent dans les galaxies spirales. Il n'y a pas de transition aussi abrupte dans les galaxies elliptiques, et la structure tridimensionnelle du disque allongé se transforme en douceur en une boule de halo. Les halos, comme les galaxies, n'ont pas de frontières bien définies : à mesure qu'ils s'éloignent du centre, l'attraction gravitationnelle s'affaiblit, le gaz et les autres composants se raréfient de plus en plus.
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De quoi est composé l'auréole ?
En 2020, le télescope spatial Hubble a présenté l’étude la plus détaillée du halo de la galaxie d’Andromède. C'est le « voisin » de la Voie Lactée, c'est donc le plus facile à étudier.
Les astrophysiciens ont trouvé que faible, presqueun halo invisible de plasma diffusé s'étend sur 1,3 million d'années-lumière d'Andromède vers la Voie lactée et jusqu'à 2 millions d'années-lumière dans les autres directions. Rappelons que la galaxie elle-même est située à une distance d'environ 2,5 millions d'années-lumière de la Terre. Si le halo pouvait être vu, alors Andromède occuperait une zone dans le ciel nocturne comparable en superficie à la constellation de la Grande Ourse.
Les chercheurs ont également découvert que le halo astructure en couches avec deux coquilles de gaz principales imbriquées et séparées. Dans le même temps, la coque externe est plus "lisse" et plus chaude, tandis que la coque interne est fortement affectée par les supernovae. Les galaxies galactiques de systèmes lointains n'ont pas été étudiées à ce point, mais les scientifiques pensent qu'elles ont une structure similaire.
La théorie cosmologique moderne distingue trois éléments constitutifs du halo galactique : le halo stellaire (halo stellaire), la couronne galactique et le halo de matière noire.
Visualisation du halo d'Andromède. Les données sont basées sur une étude du passage de la lumière des quasars (points jaunes) situés derrière la galaxie. Image : NASA, ESA et E. Wheatley (STScI)
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Combien y a-t-il d'étoiles dans le halo ?
Un halo stellaire unit une population d'étoiles etamas globulaires entourant le disque galactique. Des structures similaires se trouvent autour de la plupart des galaxies spirales connues et de certaines galaxies elliptiques. La forme du halo ressemble à une ellipse entourant le disque stellaire.
Malgré sa taille énorme, il ne comprend qu'environ 1% du volume total des étoiles, et donc il brille beaucoup moins que le disque galactique et est imperceptible lors des observations dans le domaine optique.
Modélisation astrophysique des galaxiesprédit que les halos stellaires devraient avoir deux composants. La région intérieure est dominée par des étoiles et des amas globulaires formés dans la galaxie elle-même, tandis que la région extérieure est dominée par des fusions avec d'autres systèmes. Les scientifiques pensent que le halo est formé principalement d'étoiles anciennes et que la formation d'étoiles y est en fait arrêtée.
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Pourquoi la galaxie a-t-elle besoin d'une couronne ?
La couronne galactique est un nuage ténugaz moléculaire s'étendant loin du centre galactique. Les chercheurs pensent que les couronnes sont des restes du nuage de gaz primordial qui s'est effondré pour former la galaxie.
Bien que le gaz raréfié soit invisible, il peut êtredétecté à l'aide d'un rayonnement micro-onde correspondant à l'hydrogène ionisé. La raie de l'hydrogène neutre ou raie de 21 cm est un rayonnement micro-onde d'une longueur d'onde de 21,1 cm, qui correspond aux quanta émis lorsque l'état énergétique des atomes d'hydrogène neutre change.
Les chercheurs pensent que la couronne galactique constitue la première ligne de « défense » de la galaxie. Il empêche les fuites de gaz interne, qui sert à la formation des étoiles.
La couronne des Grands et Petits Nuages de Magellan, les protégeant des effets de la Voie lactée. Image : STSCI, Leah Hustak
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halo de matière noire
Le troisième élément du halo galactique est le halomatière noire. Bien que le fait de l'existence de la matière noire n'ait pas encore été confirmé, cette théorie décrit le mieux les observations. La matière noire n'interagit pas avec le rayonnement électromagnétique, n'émet ni n'absorbe de lumière à aucune longueur d'onde, elle ne peut donc pas être vue. Cependant, il a un effet gravitationnel sur les objets environnants.
Selon la théorie existante, la matière noires'étend dans toute la galaxie et entoure ses composants visibles. Dans le même temps, sa masse dépasse largement la masse de tous les autres objets de la galaxie réunis. Le halo de matière noire n'a pas été visualisé et est utilisé comme élément théorique expliquant les influences gravitationnelles qui déterminent les mouvements des corps dans la galaxie.
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Qu'ont appris les scientifiques ?
Une nouvelle étude révèle la vraie formehalo stellaire de la Voie Lactée. Pendant longtemps, les chercheurs ont cru qu'il devait s'agir d'une sphère presque régulière. Il s'est avéré que ce n'est pas le cas: le nuage stellaire dispersé a une forme oblongue et est incliné selon un angle par rapport au disque galactique. Extérieurement, il ressemble à un ballon de football américain incliné.
De plus, les chercheurs pensent que la structure inhabituelle indique également la présence et la position oblique du halo de matière noire de la Voie lactée.
Modèle du halo de la Voie Lactée. Image : Melissa Weiss/Centre d'astrophysique | Harvard & Smithsonien
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Comment l'étude a-t-elle été réalisée ?
Pour l'analyse, les scientifiques ont utilisé deux ensembles de données.observations des étoiles qui composent le halo. Le premier d'entre eux a été obtenu grâce aux travaux du satellite de l'Académie spatiale européenne GAIA. Il s'agit d'un télescope spatial qui a été lancé en 2013 et qui prend une vue complète du ciel nocturne pour créer la carte la plus détaillée des objets de la Voie lactée et de l'espace à proximité.
Le deuxième ensemble de données est le résultatrecherche H3 (Hectochelle dans le Halo en haute résolution). Il s'agit de données provenant d'observations au sol d'étoiles à halo réalisées à l'aide de télescopes à l'observatoire Fred Lawrence Whipple en Arizona. H3 a recueilli des observations détaillées de dizaines de milliers d'étoiles à halo trop éloignées pour que Gaia puisse les apprécier.
Les chercheurs ont combiné les données de deux observations pour estimer la forme du halo stellaire.
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Pourquoi est-ce important?
Les propriétés du halo stellaire "stockent" l'histoireformation de galaxies. En particulier, la forme elliptique oblique du halo de la Voie lactée, obtenue à la suite d'observations, confirme l'une des théories de sa formation.
Les chercheurs pensent que le halo de la Voie lactée -le résultat d'une collision avec une galaxie naine il y a 7 à 10 milliards d'années. À la suite de cette collision galactique, la galaxie naine a été déchirée et ses étoiles constitutives se sont dispersées dans un halo. Une telle histoire d'origine explique la différence entre la "population" du halo et les étoiles du disque de la Voie Lactée.
Dans ce cas, l'ellipsoïde triaxial reflète les observationsdeux groupes d'étoiles dans un halo stellaire. Les amas se sont formés lorsque la galaxie naine a dépassé deux orbites de la Voie lactée. En se déplaçant, il ralentirait deux fois aux soi-disant apocentres, les points les plus éloignés de l'orbite d'une galaxie naine, selon les scientifiques. Ces pauses ont conduit à une éjection supplémentaire d'étoiles et à la formation de régions concentrées. L'inclinaison du halo stellaire indique que la galaxie naine est entrée en collision avec la Voie lactée sous un certain angle.
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Et ensuite?
Le fait que la forme inclinée ait été conservée aprèsSelon les scientifiques, une période aussi longue constitue un signe supplémentaire de l'existence de la matière noire. C'est le halo de matière noire qui empêche les étoiles de se déplacer vers la forme classique, ressemblant à un sphéroïde.
Les chercheurs pensent qu'une analyse plus approfondiehalo stellaire permettra de comprendre dans quelles zones du halo galactique de la Voie lactée la concentration de matière noire est la plus élevée et de concentrer les recherches utilisant des détecteurs de particules de matière noire dans ces directions.
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