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NGC 7814

Spirales et Courbes de Rotation

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Introduction

La publication en juin 2018 d’une étude sur la comparaison des courbes de rotation de NGC 891 et de NGC 7814 nous offre une jolie illustration du débat toujours ouvert à ce jour sur la distribution relative de la matière lumineuse et de la matière noire dans les galaxies spirales, comme en témoigne cette publication récente de Fraternali, Sancisi et de Kamphuis (cf. sources infra).


Il faut se rappeler que l’un des enjeux des études de courbes de rotation des galaxies spirales consiste à comprendre pourquoi les valeurs observées des vitesses de rotation dans les parties externes des galaxies présentent un écart important avec les courbes théoriques prédites par les profils photométriques et gazeux. En effet, une des hypothèses pour expliquer cette différence est la présence de halos de matière noire autour des galaxies spirales.

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Description

NGC 7814  (= GC 5046 = JH 2297 = WH II 240) est une galaxie spirale de magnitude 11 de type SAa C de la constellation de Pégase


Décrite par John Dreyer comme "considérablement brillante, considérablement grande, étendue, très progressivement plus claire au centre", elle est parfois appelé le Petit Sombrero en raison de sa ressemblance avec M104. 


En se fondant sur une vitesse de récession de 1050 km/s, NGC 7814 se trouverait à environ 50 millions d'années-lumière, ce qui est en concordance avec les estimations de distances indépendantes du redshift (de 40 à 60 millions d'années-lumière). Compte tenu de sa taille apparente de 5,5 x 2,3 arcmin, on peut donc estimer son diamètre à environ 80 000 années-lumière.


Elle est l'homonyme du Groupe NGC 7814, qui contient également NGC 14, PGC 38, PGC 332 et PGC 889.


NGC 7814 présente un petit peu moins de 200 amas globulaires décelables (mesures au sol, couplées aux observations spatiales de Hubble), ce qui est comparable aux deux autres spirales les mieux connues que sont la Voie lactée et la Galaxie d'Andromède (M31) et ce qui confirme indirectement que les systèmes d’amas globulaires de galaxies elliptiques typiques peuvent être expliqués par la fusion de deux spirales ou plus (les galaxies elliptiques présentent généralement plus d’amas globulaires que les galaxies spirales).

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Un peu de science

Lorsque l'on compare nos deux spirales (cf. NGC 891), il est facile de constater qu'elles sont représentatives de deux morphologies « extrêmes » au sein des galaxies spirales, avec une NGC 891 qui est « à dominante discale » et une NGC 7814 à l’inverse presqu'entièrement « bulbaire ». 


En supposant qu’il est acquis que l’on peut déduire la distribution de la masse d’une galaxie spirale en étudiant sa courbe de rotation (par "photométrie multicolore", notamment à travers les données collectées dans la raie HI à 21 cm), comparer leurs courbes de rotation prend tout son sens puisqu’il ne devrait pas être possible pour deux galaxies de morphologie si différente d'avoir des courbes de rotation similaires (dès lors qu’il est postulé que la distribution de la matière lumineuse est liée à la distribution de la masse totale).  


Or une série d’observations de NGC 891 et de NGC 7814 effectuées entre 1983 et 1995 par Van der Kruit révélait des courbes de rotation similaires, ce qui allait donc exactement dans le sens contraire de ce postulat qu’il existe une corrélation étroite entre la distribution de la lumière et la forme de la courbe de rotation des galaxies spirales.

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Puisqu’il ne fait guère de doute que les distributions lumineuses de NGC 891 et de NGC 7814 sont très différentes, les auteurs se dont donc concentrés sur une réévaluation de leurs courbes de rotation.  


Si le télescope utilisé est le même (il s’agit du Westerbork Synthesis Radio Telescope aka WSRT), les dates des différentes observations ont leur importance puisque les courbes de rotation publiées par Van der Kruit pour NGC 891 et pour NGC 7814 ont été obtenues à partir d’observations de la raie HI entre 1979 et 1982. Et si la courbe de rotation de NGC 891 avait été obtenue directement des observations (en utilisant une méthode « d’enveloppe » de vélocité), celle de NGC 7814 l’avait été à partir de modèles dérivés. Ainsi, les deux courbes semblaient similaires en première approximation, mais les observations H I, en particulier celles de NGC 7814, avaient des rapports signal / bruit médiocres dans les régions centrales et les courbes présentaient de grandes incertitudes ou ne pouvaient pas être dérivées du tout.



Les nouvelles observations réalisées par Fraternali et son équipe diffèrent donc sensiblement de celles de 1980 ; les auteurs ont pu montrer que les courbes de rotation étaient bel et bien différentes.


Ouf ! la théorie est sauve.

Sources :

A tale of two galaxies: light and mass in NGC 891 and NGC 7814. F. Fraternali, R. Sancisi and P. Kamphuis. Astronomy & Astrophysics, manuscript no. Fraternali. June 20, 2018


The H I Halo of NGC 891. R.A. Swaters, R. Sancisi, J.M. van der Hulst. Astrophysical Letters and Communications, Vol. 31, p.161


A dust component ~2 kpc above the plane in NGC 891. P. Kamphuis, B. W. Holwerda, R. J. Allen, R. F. Peletier and P. C. van der Kruit.  A&A Volume 471, Number 1. August 2007


The Globular Cluster System of the Spiral Galaxy NGC 7814. K. L. Rhode & S. E. Zepf. The astronomical journal, 126 : 2307-2316, 2003 November.

Date  de création : 

Date  de modification :

22 06 2018

29 11 2020

Jean-Brice Gayet

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