L’anneau intérieur d’âge moyen de la Voie lactée

Une sélection d’exemples d’orbites de plus de 30 000 étoiles APOGEE a évolué dans un modèle de pointe pour le potentiel gravitationnel de la Voie lactée. L’étoile rouge indique la position du soleil. Crédit : MPE

À l’aide d’une combinaison d’étoiles observées et d’un modèle réaliste de la Voie lactée, les scientifiques de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre ont découvert une nouvelle structure dans notre galaxie d’origine. Juste à l’extérieur de la barre galactique, ils ont trouvé un anneau intérieur d’étoiles riches en métaux, qui sont plus jeunes que les étoiles de la barre. Les âges des étoiles de l’anneau peuvent être utilisés pour estimer que la barre doit s’être formée il y a au moins 7 milliards d’années. L’existence de cet anneau rend probable que la formation d’étoiles à partir du gaz entrant ait joué un rôle important à ces premières époques.

La compréhension de la structure globale de notre propre galaxie est compliquée par le fait que nous sommes situés à proximité de l’un de ses bras spiraux dans le plan du disque. Dans de nombreuses directions, les étoiles sont obscurcies par des nuages ​​denses de gaz et de poussière. Cela est particulièrement vrai vers le centre de la Voie lactée, ce qui rend la structure intérieure de la Voie lactée particulièrement insaisissable. Néanmoins, au cours de la dernière décennie, les scientifiques de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) ont pu combiner les données de diverses campagnes d’observation avec des simulations informatiques sophistiquées pour créer un modèle de pointe de la Voie lactée intérieure : une barre lente avec un renflement en forme de cacahuète.

Des enquêtes récentes ont produit une multitude de nouvelles données pour la Voie lactée intérieure. APOGEE est une étude spectroscopique stellaire à grande échelle menée à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge. Contrairement à la lumière optique, la lumière infrarouge peut plus facilement percer la poussière, permettant à APOGEE de détecter les étoiles situées dans les régions poussiéreuses de la Voie lactée, telles que le disque et le renflement, et de déterminer non seulement leurs abondances d’éléments mais aussi leurs positions, leur ligne -vitesses de visée et âges approximatifs. De plus, l’ambitieuse mission Gaia cartographie environ un milliard d’étoiles, fournissant des mesures de position et de mouvement approprié. Ensemble, les deux enquêtes fournissent tous les ingrédients d’observation nécessaires pour déterminer les orbites des étoiles dans les régions intérieures de la Voie lactée. Tout ce qu’il faut, c’est un potentiel réaliste de la Voie Lactée pour y intégrer les étoiles. Ceci est obtenu à partir du modèle interne de la Voie Lactée créé par les scientifiques de MPE.

L'anneau intérieur d'âge moyen de la Voie lactée

Dans ces deux images, les étoiles sont séparées par l’excentricité de leurs orbites, avec

“Nous avons intégré plus de 30 000 étoiles de l’enquête APOGEE avec des données supplémentaires de Gaia dans notre potentiel de renflement de la barre de la Voie lactée pour obtenir les orbites complètes de ces étoiles”, explique Shola M. Wylie, Ph.D. étudiant à MPE et auteur principal de l’étude. “Et avec ces orbites, nous pouvons effectivement voir derrière le renflement galactique ainsi que d’autres régions spatiales non couvertes par les relevés.” Les scientifiques ont ensuite utilisé ces orbites pour construire des cartes de la densité stellaire, de la métallicité et de l’âge de la Voie lactée intérieure.

“Autour de la barre centrale, on a trouvé une structure annulaire interne plus riche en métal que la barre et où les étoiles ont des âges plus jeunes, autour de 7 milliards d’années”, poursuit-elle. Bien que des anneaux internes en formation d’étoiles aient été observés dans d’autres galaxies à disque, il n’était pas clair que notre galaxie d’origine contienne un anneau interne stellaire. Pour séparer les étoiles dans l’anneau et les structures en barres, les scientifiques ont utilisé l’excentricité des orbites, c’est-à-dire de combien l’orbite s’écarte d’un cercle. Ils constatent non seulement que les étoiles de l’anneau sont plus jeunes et plus riches en métaux que les étoiles de la barre, mais aussi que ces étoiles sont plus concentrées vers le plan galactique.

L'anneau intérieur d'âge moyen de la Voie lactée

Cette image montre une carte de la métallicité de la Voie lactée intérieure, basée sur les données orbitales calculées dans cette étude. L’étoile rouge marque la position du Soleil, tandis que les lignes pointillées blanches marquent différentes lignes de visée. Les contours rouges montrent des niveaux de densité spécifiques pour mettre en évidence les caractéristiques importantes : une barre au milieu avec une structure en forme d’anneau autour d’elle. Crédit : MPE

“Les étoiles de l’anneau stellaire ont dû continuer à se former à partir du gaz entrant après la mise en place de la barre”, explique Ortwin Gerhard, scientifique principal du groupe MPE Dynamics. Ainsi, l’âge des étoiles de l’anneau intérieur peut être utilisé pour retracer l’histoire de la formation de la Voie lactée : les scientifiques estiment que la barre galactique s’est formée il y a au moins 7 milliards d’années.

On ne sait toujours pas s’il existe un lien entre l’anneau intérieur nouvellement découvert et les bras spiraux de la galaxie et si le gaz est actuellement acheminé vers l’intérieur d’un mince anneau intérieur en formation d’étoiles, comme on le voit dans d’autres galaxies spirales. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre la transition de l’anneau au disque environnant dans la Voie lactée, nécessitant des modèles augmentés et des données supplémentaires.


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Plus d’information:
Shola M. Wylie et al, L’anneau intérieur d’âge moyen de la Voie lactée, Astronomie & Astrophysique (2022). DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 202142343

Fourni par la société Max Planck

Citation: L’anneau intérieur d’âge moyen de la Voie lactée (5 avril 2022) récupéré le 7 avril 2022 sur https://phys.org/news/2022-04-milky-middle-aged.html

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