Selon les modèles cosmologiques les plus largement acceptés, les premières galaxies ont commencé à se former il y a entre 13 et 14 milliards d'années. Au cours du prochain milliard d'années, les structures cosmiques maintenant observées ont d'abord émergé. Ceux-ci incluent des choses comme les amas de galaxies, superamas et filaments, mais aussi des caractéristiques galactiques comme les amas globulaires, renflements galactiques, et les trous noirs supermassifs (SMBH).

Cependant, comme les organismes vivants, Depuis, les galaxies n'ont cessé d'évoluer. En réalité, au cours de leur vie, les galaxies s'accumulent et éjectent de la masse tout le temps. Dans une étude récente, une équipe internationale d'astronomes a calculé le taux d'entrée et de sortie de matière pour la Voie lactée. Ensuite, les bonnes personnes d'Astrobites l'ont bien expliqué et ont montré à quel point il est pertinent pour notre compréhension de la formation et de l'évolution galactiques.

L'étude a été dirigée par l'astronome de l'ESA, le Dr Andrew J. Fox et comprenait des membres du groupe de recherche Milky Way Halo du Space Telescope Science Institute (STScI). l'Association des universités de recherche en astronomie de l'ESA (AURA), et plusieurs universités. Sur la base d'études antérieures, ils ont examiné la vitesse à laquelle le gaz entre et sort de la Voie lactée à partir des nuages ​​​​à haute vitesse (HVC) environnants.

Étant donné que la disponibilité de la matière est la clé de la formation d'étoiles dans une galaxie, connaître la vitesse à laquelle il est ajouté et perdu est important pour comprendre comment les galaxies évoluent au fil du temps. Et comme Michael Foley d'Astrobites l'a résumé, caractériser les taux auxquels la matière est ajoutée aux galaxies est crucial pour comprendre les détails de ce modèle de "fontaine galactique".

Conformément à ce modèle, les étoiles les plus massives d'une galaxie produisent des vents stellaires qui chassent la matière du disque de la galaxie. Quand ils deviennent supernova vers la fin de leur durée de vie, ils chassent de la même manière la plupart de leur matériel. Ce matériau retombe ensuite dans le disque au fil du temps, fournir du matériel pour que de nouvelles étoiles se forment.

"Ces processus sont collectivement connus sous le nom de rétroaction stellaire, et ils sont responsables de repousser le gaz hors de la Voie lactée, " dit Foley. " En d'autres termes, la Voie lactée n'est pas un lac de matière isolé; c'est un réservoir qui gagne et perd constamment du gaz en raison de la gravité et de la rétroaction stellaire."

En outre, des études récentes ont montré que la formation d'étoiles peut être étroitement liée à la taille du trou noir supermassif (SMBH) au cœur d'une galaxie. Essentiellement, Les SMBH produisent une énorme quantité d'énergie qui peut chauffer le gaz et la poussière entourant le noyau, ce qui l'empêche de s'agglomérer efficacement et de subir un effondrement gravitationnel pour former de nouvelles étoiles.

En tant que tel, la vitesse à laquelle la matière entre et sort d'une galaxie est la clé pour déterminer la vitesse de formation des étoiles. Pour calculer la vitesse à laquelle cela se produit pour la Voie lactée, Le Dr Fox et ses collègues ont consulté des données provenant de plusieurs sources. Le Dr Fox a déclaré à Universe Today par e-mail :

"Nous avons exploité les archives. La NASA et l'ESA conservent des archives bien conservées de toutes les données du télescope spatial Hubble, et nous avons parcouru toutes les observations de quasars de fond prises avec le spectrographe d'origines cosmiques (COS), un spectrographe sensible sur Hubble qui peut être utilisé pour analyser la lumière ultraviolette provenant de sources distantes. Nous avons trouvé 270 de ces quasars. D'abord, nous avons utilisé ces observations pour dresser un catalogue de nuages ​​de gaz se déplaçant rapidement, appelés nuages ​​à grande vitesse (HVC). Ensuite, nous avons conçu une méthode pour diviser les HVC en populations entrantes et sortantes en utilisant le décalage Doppler. »

En outre, une étude récente a montré que la Voie lactée a connu une période de dormance il y a environ 7 milliards d'années, qui a duré environ 2 milliards d'années. C'était le résultat d'ondes de choc qui ont provoqué l'échauffement des nuages ​​de gaz interstellaires, ce qui a temporairement provoqué l'arrêt du flux de gaz froid dans notre galaxie. Heures supplémentaires, le gaz s'est refroidi et a recommencé à affluer, déclenchant un deuxième cycle de formation d'étoiles.

Après avoir examiné toutes les données, Fox et ses collègues ont pu imposer des contraintes sur le taux d'entrée et de sortie de la Voie lactée :

« Après avoir comparé les débits de gaz entrant et sortant, nous avons trouvé un excès d'afflux, ce qui est une bonne nouvelle pour la future formation d'étoiles dans notre galaxie, car il y a beaucoup de gaz qui peut être converti en étoiles et en planètes. Nous avons mesuré environ 0,5 masses solaires par an de flux entrant et 0,16 masses solaires par an de flux sortant, donc il y a un afflux net."

Cependant, comme Foley l'a indiqué, On pense que les HVC vivent pendant des périodes d'environ 100 millions d'années seulement. Par conséquent, on ne peut pas s'attendre à ce que cet afflux net dure indéfiniment. "Finalement, ils ignorent les HVC qui sont connus pour résider dans des structures (telles que les bulles de Fermi) qui ne tracent pas le gaz entrant ou sortant, " il ajoute.

Depuis 2010, les astronomes ont été au courant des structures mystérieuses émergeant du centre de notre galaxie connues sous le nom de bulles de Fermi. Ces structures en forme de bulles s'étendent sur des milliers d'années-lumière et seraient le résultat de la consommation de gaz interstellaire par SMBH et de l'émission de rayons gamma.

Cependant, en attendant, les résultats fournissent un nouvel aperçu de la façon dont les galaxies se forment et évoluent. L'étude renforce également le nouveau cas de « l'accrétion de flux froid, " une théorie proposée à l'origine par le professeur Avishai Dekel et ses collègues de l'Institut de physique Racah de l'Université hébraïque de Jérusalem pour expliquer comment les galaxies accumulent le gaz de l'espace environnant pendant leur formation.

"Ces résultats montrent que les galaxies comme la Voie lactée n'évoluent pas en régime permanent, " a résumé le Dr Fox. " Au lieu de cela, ils s'accumulent et perdent du gaz épisodiquement. C'est un cycle d'expansion et de ralentissement :lorsque le gaz arrive, plus d'étoiles peuvent être formées, mais si trop de gaz entre, il peut déclencher un starburst si intense qu'il souffle tout le gaz restant, arrêt de la formation d'étoiles. Ainsi, l'équilibre entre les flux entrants et sortants régule la quantité de formation d'étoiles. Nos nouveaux résultats aident à éclairer ce processus."

Une autre conclusion intéressante de cette étude est le fait que ce qui s'applique à notre Voie lactée s'applique également aux systèmes stellaires. Par exemple, notre système solaire est également soumis à l'afflux et à la sortie de matière au fil du temps. Des objets comme "Oumuamua et le plus récent 2I/Borisov confirment que les astéroïdes et les comètes sont expulsés des systèmes stellaires et ramassés régulièrement par d'autres.

Mais qu'en est-il du gaz et de la poussière ? Notre système solaire et (par extension) la planète Terre perd-il ou prend-il du poids avec le temps ? Et qu'est-ce que cela pourrait signifier pour l'avenir de notre système et de notre planète natale ? Par exemple, L'astrophysicien et auteur Brian Koberlein a abordé cette dernière question en 2015 sur son site Internet. En prenant comme exemple la récente pluie de météores Gemini, il a écrit:

"En réalité, à partir d'observations satellitaires de traînées de météores, on estime qu'environ 100 à 300 tonnes métriques (tonnes) de matériaux frappent la Terre chaque jour. Cela fait environ 30, 000 à 100, 000 tonnes par an. Cela peut sembler beaucoup, mais plus d'un million d'années, cela ne représenterait que moins d'un milliardième de pour cent de la masse totale de la Terre."

Cependant, comme il continue à expliquer, La Terre perd également régulièrement de la masse à travers un certain nombre de processus. Il s'agit notamment de la désintégration radioactive de la matière dans la croûte terrestre, ce qui conduit à l'énergie et aux particules subatomiques (alpha, rayons bêta et gamma) quittant notre planète. Une seconde est la perte atmosphérique, dans lequel des gaz comme l'hydrogène et l'hélium sont perdus dans l'espace. Ensemble, ceux-ci totalisent une perte d'environ 110, 000 tonnes par an.

À la surface, cela semblerait être une perte nette d'environ 10, 000 tonnes ou plus par an. Quoi de plus, le microbiologiste/communicateur scientifique Dr Chris Smith et le physicien de Cambridge Dave Ansell ont estimé en 2012 que la Terre gagne 40, 000 tonnes de poussières par an depuis l'espace, alors qu'il perd 90, 000 par an par le biais de processus atmosphériques et autres.

Il est donc possible que la Terre s'allège au rythme de 10, 000 à 50, 000 tonnes par an. Cependant, la vitesse à laquelle le matériau est ajouté n'est pas bien limitée à ce stade, il est donc possible que nous ayons atteint le seuil de rentabilité (bien que la possibilité que la Terre gagne de la masse semble peu probable). Quant à notre système solaire, la situation est similaire. D'un côté, le gaz interstellaire et la poussière s'écoulent en permanence.

D'autre part, notre soleil, qui représente 99,86 % de la masse du système solaire, perd également de la masse au fil du temps. En utilisant les données recueillies par la sonde MESSENGER de la NASA, une équipe de chercheurs de la NASA et du MIT a conclu que le soleil perd de la masse en raison du vent solaire et des processus intérieurs. Selon Demandez à un astronome, cela se produit à un taux de 1,3245 ​​x 10 ¹⁵ tonnes par an, même si le soleil se dilate simultanément.

C'est un chiffre ahurissant, mais le soleil a une masse d'environ 1,9885×10 ²⁷ tonnes. Il ne s'arrêtera donc pas de sitôt. Mais comme il perd de la masse, son influence gravitationnelle sur la Terre et les autres planètes diminuera. Cependant, au moment où notre soleil atteint la fin de sa séquence principale, il se dilatera considérablement et pourrait très bien avaler Mercure, Vénus, Terre et même Mars complètement.

Alors que notre galaxie peut gagner de la masse dans un avenir prévisible, il semble que notre soleil et la Terre elle-même perdent lentement de la masse. Cela ne doit pas être considéré comme une mauvaise nouvelle, mais cela a des implications à long terme. En attendant, c'est plutôt encourageant de savoir que même les objets les plus anciens et les plus massifs de l'univers sont sujets au changement comme les créatures vivantes.

Qu'il s'agisse de planètes, étoiles, ou galaxies, ils sont nés, ils vivent et ils meurent. Et entre les deux, on peut leur faire confiance pour prendre ou perdre quelques kilos. Le cercle de la vie, joué à l'échelle cosmique.