Perte de gaz dans la galaxie Draco : Aperçus sur la couronne de la Voie lactée
Une étude montre comment la galaxie Draco a perdu du gaz à cause de la corona de la Voie lactée.
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Table des matières
- La couronne de la Voie lactée
- La galaxie naine sphéroïdale de Draco
- Hypothèses dans l'étude
- Conditions initiales
- Ram Pressure Stripping
- Le rôle des simulations
- Résultats des simulations
- Le problème des Baryons manquants
- Implications pour d'autres galaxies satellites
- Les effets des Supernovae
- Comparaison des conditions actuelles et passées
- Conclusions
- Source originale
- Liens de référence
La galaxie de la Voie lactée a plein de petites galaxies qui tournent autour, qu'on appelle les galaxies satellites. Ces galaxies satellites perdent souvent leur gaz, qui est super important pour former des étoiles, à cause des effets gravitationnels et environnementaux de la Voie lactée. Cette perte de gaz peut être due à un phénomène qu'on appelle "ram pressure stripping", qui se produit quand les satellites passent à travers le gaz chaud autour de la Voie lactée. Comprendre comment et pourquoi ces satellites perdent leur gaz aide les astronomes à en savoir plus sur la formation et l'évolution des galaxies.
La couronne de la Voie lactée
Le gaz chaud qui entoure la Voie lactée est souvent appelé la couronne. Cette couronne est principalement composée de gaz qui a été chauffé en tombant dans le halo de matière noire de la Voie lactée, une zone remplie de matière invisible. On pense que la couronne est surtout lisse et sphérique. Les estimations suggèrent que la couronne existe depuis longtemps, peut-être même avant la formation de la Voie lactée elle-même.
La galaxie naine sphéroïdale de Draco
Une des galaxies satellites qui intéresse est la galaxie naine sphéroïdale de Draco. Cette galaxie est particulièrement utile pour étudier les effets de la couronne de la Voie lactée parce qu'elle ne montre pas de signes de gaz significatif restant, ce qui suggère qu'elle a perdu la plupart de son gaz. Analyser Draco aide les scientifiques à estimer la densité et les propriétés de la couronne de la Voie lactée pendant différentes périodes.
Hypothèses dans l'étude
Pour étudier l'interaction entre Draco et la Voie lactée, plusieurs hypothèses ont été faites :
- L'orbite de Draco est principalement influencée par la gravité de la Voie lactée.
- La perte de gaz dans Draco est surtout due au ram pressure stripping de la couronne de la Voie lactée.
- La couronne est lisse et stable en termes de distribution de gaz.
Ces hypothèses fournissent un cadre pour examiner les dynamiques impliquées lorsque Draco interagit avec la couronne.
Conditions initiales
En utilisant les données recueillies à partir des mesures satellites modernes, les chercheurs ont calculé l'emplacement et la vitesse actuels de Draco. De plus, ils ont examiné l'histoire de formation d'étoiles de Draco pour estimer la quantité de gaz qu'elle contenait à l'origine. En combinant ces informations avec des simulations, ils ont pu enquêter sur combien de gaz a été arraché pendant son orbite autour de la Voie lactée.
Ram Pressure Stripping
Le ram pressure stripping se produit quand une galaxie comme Draco traverse le gaz chaud de la Voie lactée. Pendant qu'elle se déplace, le gaz chaud exerce une pression sur Draco, ce qui peut repousser n'importe quel gaz que la galaxie contient. La quantité de gaz arraché dépend de la vitesse de Draco et de la densité du gaz chaud environnant. L'étude vise à déterminer la densité de la couronne de la Voie lactée en observant combien de gaz a été perdu par Draco lors de passages spécifiques dans son orbite autour de la Voie lactée.
Le rôle des simulations
Pour mieux comprendre les interactions entre Draco et la couronne, les chercheurs ont réalisé des simulations informatiques. Ces simulations leur ont permis de modéliser le passage de Draco à travers différentes régions de la couronne avec des densités variées. En variant la densité de la couronne, ils pouvaient évaluer l'efficacité du ram pressure stripping et quelles valeurs de densité mènent à une perte significative de gaz dans Draco.
Résultats des simulations
Les simulations ont indiqué que Draco a subi une perte significative de gaz lors de sa première rencontre rapprochée avec la Voie lactée. En étudiant les résultats, les chercheurs ont déterminé la densité de la couronne au moment où Draco a perdu son gaz. Les découvertes ont suggéré que la couronne était plus dense dans le passé par rapport à son état actuel. Les valeurs de densité dérivées de ces simulations ont fourni des informations importantes sur les conditions de l'environnement précoce de la Voie lactée.
Baryons manquants
Le problème desUne des grandes questions auxquelles les scientifiques essaient de répondre est de savoir où sont passés tous les baryons, ou matière ordinaire, dans l'univers. Les observations montrent qu'il y a moins de baryons que prévu en fonction des modèles cosmologiques. L'existence et la densité de la couronne autour de la Voie lactée sont cruciales pour aborder ce problème des baryons manquants. En estimant la densité de la couronne, les chercheurs peuvent obtenir des aperçus sur la distribution des baryons dans l'univers.
Implications pour d'autres galaxies satellites
Bien que Draco soit un exemple clé, les découvertes peuvent aussi s'appliquer à d'autres galaxies satellites en orbite autour de la Voie lactée. Beaucoup de ces galaxies ont également subi une perte de gaz. Comprendre comment et pourquoi cela se produit pourrait donner une perspective plus large sur l'évolution des galaxies dans l'univers local.
Supernovae
Les effets desLes supernovae, ou étoiles explosant, jouent un rôle critique dans la dynamique du gaz au sein des galaxies. L'énergie libérée lors des explosions de supernovae peut influencer le gaz environnant, menant à des interactions complexes. Dans le contexte de Draco, les simulations ont également pris en compte les effets des supernovae sur la perte de gaz.
Comparaison des conditions actuelles et passées
Les résultats de l'étude ont suggéré que les conditions de la couronne de la Voie lactée ont changé de manière significative au fil du temps. La couronne était probablement plus dense et plus compacte quand Draco a perdu son gaz, ce qui diffère des observations actuelles. Ce changement de conditions est essentiel pour comprendre comment les galaxies satellites interagissent avec leurs galaxies hôtes au fil du temps cosmique.
Conclusions
En conclusion, l'étude de la perte de gaz dans la galaxie naine sphéroïdale de Draco fournit des aperçus précieux sur les interactions entre les galaxies satellites et la couronne de la Voie lactée. En estimant la densité de la couronne, les chercheurs peuvent mieux aborder des questions liées à la formation des galaxies, au problème des baryons manquants et aux implications pour d'autres galaxies satellites. Les études futures pourraient élargir ces découvertes en étudiant plus de galaxies satellites et en affinant les simulations pour incorporer des facteurs supplémentaires, comme la dynamique du gaz et les effets des supernovae.
Titre: The density of the Milky Way's corona at $z\approx 1.6$ through ram pressure stripping of the Draco dSph galaxy
Résumé: Satellite galaxies within the Milky Way's (MW) virial radius $R_{\mathrm{vir}}$ are typically devoid of cold gas due to ram pressure stripping by the MW's corona. The density of this corona is poorly constrained today and essentially unconstrained in the past, but can be estimated using ram pressure stripping. In this paper, we probe the MW corona at $z\approx 1.6$ using the Draco dwarf spheroidal galaxy. We assume that i) Draco's orbit is determined by its interaction with the MW, whose dark matter halo we evolve in time following cosmologically-motivated prescriptions, ii) Draco's star formation was quenched by ram pressure stripping and iii) the MW's corona is approximately smooth, spherical and in hydrostatic equilibrium. We used GAIA proper motions to set the initial conditions and Draco's star formation history to estimate its past gas content. We found indications that Draco was stripped of its gas during the first pericentric passage. Using 3D hydrodynamical simulations at a resolution that enables us to resolve individual supernovae and assuming no tidal stripping, which we estimate to be a minor effect, we find a density of the MW corona $\geq 8\times 10^{-4}$ cm$^{-3}$ at a radius $\approx 0.72R_{\mathrm{vir}}$. This provides evidence that the MW's corona was already in place at $z\approx 1.6$ and with a higher density than today. If isothermal, this corona would have contained all the baryons expected by the cosmological baryon fraction. Extrapolating to today shows good agreement with literature constraints if feedback has removed $\lesssim 30$% of baryons accreted onto the halo.
Auteurs: Asger Grønnow, Filippo Fraternali, Federico Marinacci, Gabriele Pezzulli, Eline Tolstoy, Amina Helmi, Anthony G. A. Brown
Dernière mise à jour: 2024-01-28 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2401.08563
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2401.08563
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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