Les galaxies se présentent sous différentes formes et tailles. Quels facteurs déterminent la forme et la taille d'une galaxie et comment peuvent-ils changer au fil du temps?
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La taille d'une galaxie dépend de la façon dont la matière était distribuée dans le premier univers et de son effondrement sous sa propre gravité pour former des amas de matière (sombre) autour desquels les galaxies se formeraient.
Les premières galaxies sont irrégulières, mais au fur et à mesure que la matière tombait vers elles, elles ont développé une direction orbitale cohérente et se sont transformées en disque. Les ondes de gravité dans le disque apparaissent alors comme des bras en spirale. Les grandes galaxies qui forment activement des étoiles ont tendance à avoir cette structure. Les petites galaxies peuvent ne jamais atteindre le point de former un disque et rester irrégulières.
Lorsque les galaxies entrent en collision et interagissent, les orbites des étoiles sont perturbées. Le résultat de la fusion de deux grandes galaxies spirales est souvent une galaxie dans laquelle les étoiles orbitent dans toutes les directions, ce qui ressemble à une galaxie elliptique. La formation d'étoiles dans les galaxies elliptiques est souvent très faible. Les galaxies elliptiques sont la forme de galaxies la plus évoluée.
L'échelle de temps de cette évolution est lente. Il faut des milliards d'années pour que les galaxies évoluent d'une forme à une autre.
Les détails du processus de formation et d'évolution des galaxies sont encore incertains. La nature exacte de la matière noire sera importante pour comprendre la formation des galaxies. Le rôle (le cas échéant) que jouent les trous noirs dans la formation des galaxies est incertain.
Oui définitivement.
Les galaxies se développent par une accrétion douce de matière (à la fois sombre et baryonique) et par des fusions avec d'autres galaxies. Les fusions mineures (c'est-à-dire où une galaxie est beaucoup plus grande que l'autre) perturbent simplement la plus petite sans changer la forme de la plus grande (mais peuvent augmenter son taux de formation d'étoiles pendant un certain temps). Les fusions majeures, où les galaxies sont de taille comparable, peuvent complètement "détruire" les galaxies. Si les galaxies qui fusionnent sont des spirales, elles peuvent parfois s'installer dans une galaxie spirale plus grande, éventuellement avec un renflement central amélioré. Mais parfois, en fonction, entre autres, de leur orientation avant la fusion, ils deviennent à la place des elliptiques.
Depuis que l'Univers se développe, les galaxies étaient plus proches les unes des autres dans le passé, et donc la majeure partie de la croissance a déjà eu lieu.
Les petites galaxies qui subissent la formation intense d'étoiles, peuvent souffler leur gaz en raison de la rétroaction stellaire, de cette façon de se débarrasser de la plupart de leur gaz et ainsi de froisser un peu en taille et « éteindre » eux - mêmes.
Les galaxies trouvent leur origine dans les amas de la soupe primordiale presque lisse de gaz et de matière noire (et de rayonnement). Ces amas ont une distribution de taille - la fonction de masse du halo - qui est une loi de puissance à petites masses et avec une coupure exponentielle à grandes masses. Ainsi, la taille des galaxies suit une distribution similaire.
La figure de droite (d'après ma propre simulation cosmologique) montre le nombre d'étoiles dans un halo de matière noire (simulé) d'une masse donnée. Vous pouvez voir qu'il suit une loi de puissance approximative, mais avec un peu de dispersion.
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