[Pétouille] NGC 3198, une galaxie "MOND compatible"

[JB Gayet 1 593]

 

 

NGC 3198, nuit du 5 février 2019. Nerpio.

C11 Edge HD, réducteur de focale Célestron x 0.72, ATIK 4000 MM, Paramount ME

Logiciels CCD AP, MaximDL et Pixinsight (de type LRB sans PhotoShoping)

Poses unitaires de 150 secondes.

30L 12R 12G 12B

 

Image Plate Solver script version 5.1

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Resolution ........ 0.386 arcsec/px (drizzle x2)

Rotation .......... 163.458 deg

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NGC 3198 est une galaxie spirale de type SB(rs)c selon Holmberg en 1958, Sc C selon Simbad (2019) qui présente une raie d’émission. Sa distance est estimée à 14.5 Mpc.

 

 

 

Ses caractéristiques en 1989

 

 

 

Elle est intéressante en ce sens qu’elle colle bien à la théorie de la dynamique newtonienne modifiée, (Modified Newtonian dynamics aka MOND).

 

Dans le contexte de la dynamique newtonienne, la masse observable dans les galaxies spirales ne peut pas rendre compte des courbes de rotation planes observées dans les régions extérieures des galaxies. L'explication généralement admise de cette différence est la proposition selon laquelle les galaxies sont noyées dans un halo étendu de matière noire qui domine le champ de gravitation dans les régions extérieures (hypothèse de Trimble, dès 1987). En effet, dès 1933, Fritz Zwicky constatait un écart très important entre les vitesses des galaxies dans les grands amas, comparées aux modèles théoriques. Il proposait déjà que cet écart soit lié à la présence d'une source de gravitation non visible, c'est-à-dire autre que stellaire.  En 1978, Vera Rubin constata le phénomène à une échelle plus réduite au sein même des galaxies, où les étoiles les plus éloignées du noyau galactique ont une vitesse angulaire trop élevée, ce qui est contraire à la théorie de la gravité de Newton (qui prédit que les objets plus éloignés ont une vitesse moindre).

 

 

NGC 3198 en "argentique", dans les années 80

 

 

Courbes vélocimétriques en 1989

 

Une explication alternative à cette divergence est la possibilité que la dynamique devienne non newtonienne dans la limite des faibles accélérations. La proposition la plus réussie est la dynamique newtonienne modifiée ou MOND (Milgrom, 1983). Ici, l’idée est qu’au-dessous d’un certain seuil d’accélération (ao), l’accélération gravitationnelle effective approche SUA(ao.gn) où gn est l’accélération newtonienne habituelle. Cette modification donne des courbes de rotation plates asymptotiques des galaxies spirales et une relation luminosité-vitesse de rotation de la forme observée (la relation de Tully-Fisher, qui est plus ancienne, datant de 1977, mais validée par ce modèle).

 

MOND repose donc sur une modification de la seconde loi de Newton aux accélérations très faibles, la clef de voûte de cette théorie étant que la deuxième loi de Newton sur la force de gravitation n'a été vérifiée qu'à des accélérations élevées. Mais si elle constitue une alternative au concept de matière noire, l’une et l’autre présentent toutefois des données observationnelles qui abondent dans leur sens respectif. Ainsi, on peut « observer » la matière noire par l'effet de lentille gravitationnelle, non expliqué par la théorie MOND.

 

MOND semblait avantageusement modifiée par MOND/TeVeS, développée par Bekenstein en 2004, par une généralisation relativiste de MOND à travers la gravité tenseur – vecteur – scalaire (TeVeS). (Ses principales caractéristiques peuvent être résumées comme suit, Comme elle découle du principe d'action, TeVeS respecte les lois sur la conservation. Dans l'approximation en champ faible de la solution statique à symétrie sphérique, TeVeS reproduit la formule d'accélération MOND. TeVeS évite les problèmes liés aux tentatives précédentes de généraliser MOND, telles que la propagation supraluminale. Comme il s’agit d’une théorie relativiste, elle peut prendre en compte les lentilles gravitationnelles).

 

Sauf que des données récentes (et notamment l’observation des premières ondes gravitationnelles par LIGO) supposent de découvrir un neutrino « lourd » pour valider MOND/TeVeS … mais c’est une autre histoire.

 

 

Quoiqu’il en soit, NGC 3198 est marquée par la présence de gaz extraplanaire sur une épaisseur d’environ 3 kpc, avec une quantité estimée d’environ 15% de la masse totale et dont l’une de ses caractéristiques principales est qu’il semble tourner moins vite que le gaz proche du plan médian, avec un gradient de vitesse de rotation de 7 à 15 km/s/kpc dans la direction verticale (retard).

 

Répartition totale du HI

 

Malgré une incertitude sur son étendue radiale réelle, ce gaz extraplanaire semble être légèrement plus étendu que les régions où se forment les étoiles dans la galaxie (cf. imagerie Hα), bien qu’il existe une émission stellaire vers l'extrémité du gaz extraplanaire décelable.

 

Carte de HI total (contours) superposée à une image en fausses couleurs HALOSTARS. Les contours représentent 0.1, 1,5 et 15 × 10^20 atomes/cm²

La flèche correspond à la zone d'émission stellaire excentrée

 

La galaxie présente un disque mince de HI étendu radialement sur une distance deux fois plus grande que le disque stellaire et que la couche extra-planaire. Enfin, il y un complexe HI très ténu au-delà du disque HI du côté nord de NGC 3198, avec une estimation de masse d'environ 5 millions de masses solaires.

 

L'intérêt de la mise en évidence de ce gaz extraplanaire  est de dériver des courbes de rotation plus étendues et dont les parties extérieures sont mieux corrélées au modèle  MOND :

 

 

 

Enfin, elle a présenté une supernova en 1999 qui présentait encore 5 ans après son explosion des vitesses d’éjecta à 1000 km/s.

 

 

 

Sources :

 

HI rotation curves of spiral galaxies. I. NGC 3198. K. G. Begeman. Astron. Astrophys. 223, 47-60 (1989).

 

Supernova 1999bw in NGC 3198. B. Sugerman, M Meixner, J. Fabbri And M. Barlow. IAU Circ., 8442, 2 (2004/November-0)

 

HALOGAS: extraplanar gas in NGC 3198. G. Gentile, G. I. G. Józsa, P. Serra, G. H. Heald, W. J. G. de Blok, F. Fraternali M. T. Patterson, R. A. M. Walterbos and T. Oosterloo. Astronomy and Astrophysics, volume 554A, 125-125 (2013/6-1)

 

MOND rotation curves for spiral galaxies with Cepheid-based distances. R. Bottema, J. L. G. Pestaña, B. Rothberg and R. H. Sanders. A&A 393, 453-460 (2002)

 

 

 

JB

 

 

 

 

[polo0258 38 363]

 il nous fait un vrai roman photo jb ! bravo !

 polo

[astrocris 3 665]

Toujours aussi beau et instructif !

[Arno C 1 039]

C'est parfait ! 

De l'image jusqu'à l'explication avec Mond. Bravo 👏 

Arno

[ALAING 58 815]

Magnifique JB cette dernière pétouille

J'adore le traitement, les couleurs légèrement saturées mais c'est bon

Et merci aussi pour toute cette doc fort instructive

Bonne soirée,

AG

[stéphane 3 518]

effectivement, tout est beau et bon

 

a+

stéphane

[JB Gayet 1 593]

Merci à vous tous

[Achaim 4 712]

tres interressant , merci

[Jean-Claude Mario 5 763]

Beau poste bien documenté,  on en apprends tous les jours,  la prochaine étape sera de comprendre 😊

belle image.

jc

[JB Gayet 1 593]

Ahahah ça c'est sûr, MOND donne du fil à retordre, mais il y a un très bon bouquin si tu veux mettre un peu le doigt dedans : 

 

https://www.lavillebrule.com/catalogue/la-physique-des-infinis,41

 

 

 

C'est un excellent dialogue entre 4 spécialistes des infinis. Génial.

[Jean-Claude Mario 5 763]

Cool merci, j'ai lu le résumé on a envie d'en savoir plus.....

[Lerix 0]

Toujours d'aussi belles images très bien documentées !

Pour mon premier message sur le forum, j'ai deux questions :

- quel est le site d'observation ?

- quelle est la valeur de FWHM sur les images brutes ?

 

 

[ValereL 15 378]

Très beau JB !

[JB Gayet 1 593]

Bienvenue parmi nous Lerix. Merci pour ton message. Le site est Nerpio, un site protégé au sud de l'Espagne dans une réserve naturelle. FHWM entre 2.7 et 3.5.

[FranckiM06 12 518]

Très belle image avec les explications intéressantes.

[exaxe17 5 749]

Toujours aussi bien approfondie tes images!

Avec un traitement tres bien maitrisé!

Bravo

[astrogatel 3 705]

J'ai pas tout compris mais l'image est superbe, c'est bien la le principal

 

Nicolas

[Nathanael 6 840]

Belle galaxie, bien rendue

Nathanaël

[JB Gayet 1 593]

Merci à vous quatre. 

 

Promis, @astrogatel, la prochaine fois que j'aborde MOND, j'essaie d'être plus clair. 

[Christophe H 6 378]

Comme ALAING, les couleurs peut être un peu trop saturées, sinon, au poil.

 

Bravo.

 

Christophe

[decatur30033 3 698]

Faut que tu publies un livre un jour de tout ce travail! Je l'achèterais, promis,

Olivier

[Daniel B 3 972]

Magnifique travail, impressionnant!

 

Daniel

[jolili 283]

Superbe cette image, comme tous les détails qui la décrivent. Merci !

[JB Gayet 1 593]

Merci à tous les quatre. C'est vraiment gentil, Olivier, mais ce n'est que de la traduction de publications accessibles, que j'essaye de synthétiser et qui, pour certaines, sont dépassées. Typiquement "MOND",  qui est en plein bouleversement.

 

L'idée est d'essayer de montrer que 1) ces publications sont souvent accessibles à un public un peu averti (sans bagage scientifique, il faut juste savoir faire l'impasse complète sur les chapitres "méthodologie", parfois extrêmement ardus voire incompréhensible - et ce malgré un passage en prépa pour moi et un DEA d'imagerie)  2)  essayer d'"appliquer" ces publications à nos objets préférés et accessibles à nos télescopes. Faire un lien entre l'astronomie "pratique" et l'astronomie '"professionnelle" à travers sa partie théorique, en quelque sorte. 

 

D'autres font ça sous une autre forme et beaucoup mieux que moi, comme Emmanuel Conseil avec sa participation aux projets de détection/suivi de SN, pour ne citer que lui, ou la réalisation d'observatoires initialement dédié au remote pour les amateurs et qui finissent par installer du matériel loué par des universités. Autant de formes de passerelles qui gagnent à être développées pour notre intérêt à tous

 

JB

[candrzej 2 735]

Belle image de NGC3198

On apprécie toujours le narratif qui va avec, beau travail

 

@+

 

Christian