question posée le 19-09-2008 par Susini j-c
Le halo galactique est-il en rotation avec la galaxie ?... si oui, pourquoi n'est-il pas aplati comme la galaxie par effet centrifuge....?? cela fait deux poids deux mesures....!! vu son diametre
réponse du 21-11-2008 par Fabrice Mottez
On peut répondre à votre question en deux étapes. (1) Le halo tourne-t-il ? (2) Cette rotation possible induit-elle un aplatissement ?
Chaque composante de la galaxie (atome, étoile, poussière, hypothétique particule de matière noire) tourne dans la galaxie (le mouvement est souvent plus complexe qu'un cercle ou une ellipse, mais globalement, chaque composante fait le tour). Pour savoir si le halo tourne dans son ensemble, il faut que les particules aient une tendance à toutes tourner dans le même sens.
La plupart des modèles actuels considèrent le halo formé principalement de matière noire « froide », une matière (de nature encore inconnue) seulement sensible aux forces de gravitation et à une autre force très faible (négligeable en ce qui concerne la dynamique des galaxies).
On n'a pas d'observation de la matière noire (ou sombre) d'où son nom. Mais d'un point de vue théorique, rien n'interdit qu'elle tourne. Il serait même étonnant que le halo de matière noire n'ait pas une rotation d'ensemble. Par contre, il n'est pas garanti qu'il tourne à la même vitesse que la matière ordinaire (qui elle même a des mouvements fort complexes).
La rotation seule permet-elle d'expliquer l'aplatissement des galaxies ? D'un point de vue théorique, non. Il faut un autre ingrédient. En général, c'est l'effet des collisions.
Quand deux particules de matière ordinaire se rencontrent, il en résulte en général une collision, et cette collision affecte fortement le mouvement de chacune d'entre elles. Cette collision résulte de forces très efficaces à courte distance, telles les forces électriques.
Pourquoi la matière ordinaire des galaxies se répartit-elle (souvent) dans un disque aplati ? Parce que les collisions entre particules provoquent une redistribution des vitesses qui tend à les confiner précisément dans les lieux où il y a le plus de collisions. Or, pour une galaxie en rotation, peu de particules passent près de l'axe de rotation de la galaxie, mais elles passent toutes à l'équateur. Donc c'est à l'équateur qu'il y a le plus de collisions. C'est donc au voisinage de l'équateur que la matière ordinaire tend à s'accumuler.
L'aplatissement des galaxies dont vous parlez n'est pas un effet particulier des forces centrifuges seules, mais de la rotation et des collisions.
Les « particules » des galaxies les plus sensibles aux collisions sont les nuages de poussières et les nuages de gaz. (Les nuages de gaz se collent facilement les uns aux autres.) C'est pour cela que les galaxies riches en gaz sont généralement des galaxies spirales... fortement aplaties. Par contre, les galaxies anciennes, riches en étoiles (peu de collisions entre étoiles) mais pauvres en gaz , ont une forme peu aplatie, mais elliptique. Certaines galaxies elliptiques sont presque rondes.
Quand une (hypothétique) particule de matière noire rencontre une autre particule, il ne se passe rien de spécial car la force de gravitation entre deux particules (rapides et légères) est négligeable.
La matière noire (si elle existe) ne ressent donc que les effets de masse dus à une grande quantité de matière. Rien de tout cela ne tend donc à rendre les halos de matière noire aplatis.
Néanmoins, ils se peut qu'il prennent une forme légèrement aplatie, non pas à cause de collisions (inexistantes) mais d'instabilités de gravitation oeuvrant à grande échelle. (Il y a eu des travaux théoriques sur ce sujet.)
Cela dit, on n'a jamais observé directement cette matière noire des galaxies ; nous n'avons donc pas de preuve par l'observation que les halos de matière noire soient sphériques ou elliptiques (aplatis), ni même qu'ils tournent à la même vitesse (angulaire) que le reste de la galaxie.
