Les axes de rotation de la plupart des étoiles de la Voie lactée s'alignent-ils raisonnablement étroitement avec l'axe de rotation galactique?
L'axe de rotation du système solaire fait un grand angle d'environ 60 degrés par rapport à l'axe de rotation de la Voie lactée. Cela semble inhabituel - par exemple, la plupart des corps du système solaire se comportent mieux que cela.
La plupart des étoiles ou des systèmes planétaires de la Voie lactée tournent-ils en accord étroit avec la rotation galactique? Ou y a-t-il une grande dispersion, de sorte qu'en fait, notre Soleil ne soit pas atypique?
Réponses
Il y aura très probablement une dispersion aléatoire.
Contrairement aux planètes en orbite autour du Soleil dans le système solaire, la plupart des étoiles de la galaxie ne se sont pas formées en même temps que la galaxie elle-même. Il n'y a donc aucune raison forte de soupçonner que les vecteurs de moment angulaire seraient alignés pour des raisons similaires. D'autre part, le potentiel gravitationnel galactique s'écarte de la symétrie sphérique dans ses régions intérieures, car la matière visible, qui devient dominante dans les régions intérieures, est concentrée dans un disque - donc vraisemblablement ceci, ou peut-être les forces de marée exercées par cela sur les nuages moléculaires, pourrait imprimer une préférence de moment angulaire.
Les preuves sont fragmentaires mais suggèrent des orientations aléatoires, au moins dans le voisinage solaire. Je vous renvoie à Détection des exo-planètes , où j'en discute dans le contexte de la détection d'exoplanètes en transit.
Dans une série d'articles, mes collègues et moi-même avons étudié la distribution des axes de spin dans des amas d'étoiles. L'idée ici, qui n'est pas exagérée, est que les gros nuages à partir desquels des amas se forment auront un moment angulaire. La question est de savoir quelle part de ce moment angulaire est héritée par les étoiles qu'elle forme, ou dans quelle mesure la turbulence dans le gaz qui s'effondre peut-elle essentiellement rendre aléatoire les vecteurs de spin des fragments qui s'effondrent. Notre technique consistait à combiner des périodes de rotation (récemment à partir d'observations de Kepler) avec des mesures soigneuses des vitesses équatoriales projetées ($v \sin i$, où $i$ est l'inclinaison de rotation par rapport à la ligne de visée) pour obtenir les rayons projetés ($R \sin i$) puis de modéliser la distribution de $R \sin i$avec diverses hypothèses sur la distribution de l'axe de spin. Dans les trois clusters que nous avons étudiés (Pléiades, Alpha Per, Praesepe), la distribution était cohérente avec une distribution aléatoire, avec des limites assez fortes sur la quantité d'alignement qui était possible ( Jackson & Jeffries 2011 ; Jackson, Deliyannis & Jeffries 2018 ; Jackson et al.2019 ). La technique a été reproduite dans un quatrième cluster, NGC 2516, par Healy & McCullough (2020) , avec la même conclusion.
D'autres auteurs ont revendiqué des alignements dans certains cas. Notamment, en utilisant l'astérosismologie de Kepler des géantes rouges en deux groupes dans le champ principal de Kepler, Corsaro et al. (2017) ont revendiqué un alignement assez serré des axes de rotation, pointant presque vers nous dans chaque cas. Étant donné que le champ Kepler n'est pas loin du plan galactique et qu'il s'agissait d'amas éloignés, alors les axes de rotation seraient presque dans le plan galactique (un peu comme Uranus et le Soleil). Cependant, la probabilité de trouver un tel résultat si des clusters individuels avaient des vecteurs de moment angulaire moyen aléatoire soulevait des points d'interrogation - la probabilité de voir ce vecteur pointer vers vous est très faible. Les travaux de Kamiaka et al. (2018) montre que les estimations astérosismologiques peuvent être systématiquement biaisées en faveur de faibles inclinaisons.
Un autre élément de preuve d'un certain alignement était dans les orientations des nébuleuses planétaires bipolaires vers le renflement galactique. Rees & Zijlstra (2013) ont trouvé une distribution non aléatoire suggérant que les moments angulaires orbitaux des systèmes binaires, responsables de la forme bipolaire des nébuleuses, étaient orientés alignés avec le plan galactique (encore une fois, comme Uranus autour du Soleil). Le résultat est très statistiquement significatif, mais pour autant que je sache, il n'a pas été suivi malgré ses implications évidentes pour les estimations des rendements de transit à partir des enquêtes exoplanétaires.
Je pense que le plus grand argument selon lequel il n'y a pas d'effet significatif pour les étoiles moyennes dans le domaine de la Galaxie, est que les exoplanètes travaillant sur l'enquête TESS (qui couvre tout le ciel), auraient trouvé une dépendance spatiale drastique sur leur rendement de planètes en transit en fonction de la latitude galactique. La majorité des planètes en transit (ou du moins des Jupiters chauds) ont des axes orbitaux coïncidant avec l'axe de rotation de l'étoile (comme les planètes du système solaire). Si ces axes orbitaux étaient alignés avec le nord galactique (ou toute autre direction), cela signifierait que vous verriez beaucoup moins de planètes en transit en regardant dans ces directions. Je n'ai entendu aucun rapport d'une telle dépendance spatiale.