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Une Nouvelle Barre au centre de la Voie Lactée

1er novembre 2001

La Voie Lactée est une galaxie spirale, et contient comme les deux tiers d’entre elles une barre d’étoiles en son centre. La présence de cette barre est suggérée par les vitesses Doppler de la matière depuis une trentaine d’années, et a été confirmée par les images infra-rouge du satellite COBE dans les années 90. La récente cartographie de tout le ciel en proche infra-rouge, par le projet américain 2MASS apporte aujourd’hui plus de résolution. Un astronome de l’Observatoire de Paris, Christophe Alard, propose qu’une deuxième barre existe &agrave l’intérieur de la première. Cette deuxième barre permettrait de mieux comprendre la dynamique de la matière au centre, par exemple fournirait un moteur pour alimenter en gaz le trou noir central.

Notre Galaxie, la Voie Lactée, ne peut pas être observée dans son ensemble dans les longueurs d’ondes visibles, car la poussière nous cache les parties lointaines. Une "photo" optique ne révèle ainsi que les régions d’avant-plan. La faible sensibilité de la lumière infrarouge à l’extinction interstellaire permet de révéler la structure de la Galaxie avec une qualité étonnante. Le satellite COBE de la NASA a effectué des cartographies infrarouge de notre Galaxie, comme on peut le voir dans la Figure 1. mw1.gif" border=0

Figure 1 : Une vue de la Galaxie obtenue par le satellite COBE dans le proche infrarouge Cependant la résolution spatiale de COBE reste faible, et peut être grandement améliorée grâce aux nouvelles données mises à disposition par le relevé infrarouge du ciel 2MASS (cf Figure 2).

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Figure 2 : Une vue à haute résolution de la région du bulbe Galactique obtenue à partir des catalogues stellaires du relevé 2MASS L’extinction interstellaire forte et très variable qui règne dans la région du bulbe galactique rend la réalisation d’une carte particulièrement difficile, même en bande K (longueur d’onde 2 microns). Il est cependant possible de réduire considérablement la sensibilité à l’extinction en combinant 2 bandes photométriques de façon à annuler l’effet de l’extinction. Après application de plusieurs lissages adaptatifs et l’utilisation de propriétés de symétrie, les comptages dans cette bande insensibles à l’extinction permettent de réaliser la carte ci dessous (Figure 3). Les 3 derniers isocontours de cette carte illustrent parfaitement l’asymétrie en longitude (gauche-droite) qui révèle la structure de barre formée par les parties centrales du disque Galactique. En effet, la barre est inclinée par rapport à la ligne de visée, et la partie venant vers nous (à droite), plus proche, apparaît plus grosse que la partie plus éloignée (à gauche). mw3.gif" border=0 Figure 3 : Image détaillée de la région centrale après soustraction de la densité associée à la barre Galactique Ainsi est mise en évidence une nouvelle composante : une petite barre près du centre de la barre principale. C’est une deuxième petite barre, à l’intérieur d’une plus grande barre, déjà mise en évidence depuis les années 1970, et confirmée par le satellite COBE. L’image de la Figure 3 représente la densité restante obtenue après soustraction de la barre principale. Cette densité est très significative et est dominante à moins de 1 degré du centre Galactique. La soustraction de la barre Galactique a pu être effectuée sans faire d’hypothèses restrictives quand à sa forme. La seule hypothèse nécessaire à cette soustraction consiste à supposer que la densité de surface de la barre décroît de façon exponentielle avec le rayon. Cette hypothèse est bien verifiée dans les simulations numériques. On notera la forte asymétrie en longitude de la barre secondaire. Il est intéressant de remarquer que cette asymétrie est orientée dans un sens opposé à l’asymétrie observée pour la barre dominante. Cette différence d’orientation ne peut être due à un effet résiduel de l’extinction, car l’extinction est plus élevée à l’endroit ou un excès de comptage est observé. Ceci signifie donc clairement que nous avons bien affaire à une nouvelle composante. De plus le fait que cette composante est applatie et asymétrique indique qu’elle a très probablement une forme de barre. La présence d’une barre secondaire, à l’intérieur de la barre primaire, est un phénomène assez commun pour des Galaxies spirales barrées du type de la Voie Lactée (figure 4). Le satellite GAIA aura les moyens de confirmer sa présence.

Figure 4 Exemples de barre secondaire à l’intérieur d’une barre primaire, dans les galaxies spirale barrées NGC 1433 (gauche), et NGC 5566 (droite), d’après Jungwiert, Combes, Axon (1997, A&AS 125, 479)

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Référence : Alard, C. "Another Bar in the Bulge", accepté dans Astronomy & Astrophysics astro-ph/0110491 Contact : C. Alard (DASGAL, Observatoire de Paris, et IAP)

Dernière modification le 22 février 2013

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A New Bar in the Center of the Milky Way

1er novembre 2001

The Milky Way is a spiral galaxy, and contains as two thirds of them a stellar bar in its center. The presence of this bar is suggested by Doppler velocities of the central gas since about thirty years, and was confirmed by the infra-red images of the COBE satellite in the Nineties. The recent near infra-red all sky survey by the american project 2MASS brings today more resolution. An astronomer of Paris Observatory, Christophe Alard, proposes the existence of a second bar embedded in the first one. This second bar would bring more insight in the central matter dynamics, and for instance provide a mechanism to fuel the central black hole.

Our Galaxy, the Milky Way, cannot be observed as a whole at visible wavelengths, because dust hides from us the remote parts. An optical photograph, therefore, only reveals the foreground areas. The low sensitivity of the infra-red light to the interstellar extinction makes it possible to reveal the structure of the Galaxy with an astonishing quality. The NASA COBE satellite carried out an infra-red survey of our Galaxy, as can be seen in Figure 1. mw1.gif" border=0

Figure 1 : A view of the Galaxy obtained by the COBE satellite in the near infra-red

However the spatial resolution of COBE is low, and this can be largely improved now thanks to the new near infra-red all sky survey, recently made available, by 2MASS (cf Figure 2).

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Figure 2 : A view at high resolution of the center (bulge) of the Galaxy obtained from the stellar catalogue of the 2MASS survey

The strong and variable interstellar extinction which dominates in the area of the Galactic bulge makes particularly difficult to obtain a true map of the center, even in the K-band (at 2 microns wavelength). It is however possible to reduce considerably the effects of extinction by combining 2 photometric bands in order to correct for obscuration. After applying several adaptive smoothings and using the symmetry properties, star counts in this bands corrected for extinction lead to the map below (Figure 3). The 3 last isocontours of this map illustrate perfectly the asymmetry in longitude (left-right asymmetry) which reveals the central bar structure of the Galactic disc. Indeed, the bar is tilted with respect to the line of sight, and the side coming towards us (on the right), since it is nearer appears larger than the more distant side (on the left). mw3.gif" border=0

Figure 3 : Detailed image of the central area after subtraction of the density associated with the first Galactic bar

Thus is highlighted a new component : a small bar close to the center of the principal bar. It is a secondary bar, embedded in the first larger bar, already suspected since the years 1970, and confirmed by the COBE satellite. The image of Figure 3 represents the residual density obtained after subtraction of the primary bar. This density is very significant and dominant within less than 1 degree of the Galactic center. The subtraction of the primary bar could be carried out without restrictive assumptions about its shape. The only required assumption for this subtraction is that the surface density of the bar decreases exponentially with radius. This assumption is well verified in numerical simulations. Let us note the strong asymmetry in longitude of the secondary bar. It is interesting to notice that this asymmetry is opposite in direction to that observed for the primary bar. This difference in orientation cannot be due to a residual effect of extinction, because the extinction is higher in the region of maximum star counts. This means therefore that a secondary component clearly exists. Moreover the fact that this component is flattened and asymmetrical indicates that it most likely has a bar shape. The presence of a secondary bar, inside the primary bar, is a common phenomenon for barred spiral galaxies like the Milky Way (figure 4). It will certainly be confirmed by the GAIA satellite.

Figure 4 Examples of secondary bars embedded in primary bars, in the barred spiral galaxies NGC 1433 (left), and NGC 5566 (right), from Jungwiert, Combes, Axon (1997, A&AS 125, 479)

Reference : Alard, C. "Another Bar in the Bulge", accepted in Astronomy & Astrophysics astro-ph/0110491 Contact : C. Alard (DASGAL, Observatoire de Paris, and IAP)

Dernière modification le 4 mars 2013