Quel mécanisme provoque des oscillations de l'orbite du système solaire autour du plan galactique?

Dans un article récent ( communiqué de presse ici ), Lisa Randall et Matthew Reece proposent qu'un disque de matière noire coïncidant avec le plan galactique avec les oscillations du système solaire à travers le plan galactique pourrait expliquer la périodicité de 35 millions d'années dans les extinctions de masse. Ils proposent que le système solaire traverse ce disque de matière noire dans le plan galactique tous les 35 millions d'années, perturbant les corps dans le nuage d'Oort et provoquant la collision de certains d'entre eux avec la Terre. Une image des cycles proposés dans le communiqué de presse est ci-dessous.

Ma question est: quel mécanisme est responsable de cette oscillation de 35 millions d'années autour du plan galactique? Y a-t-il un corps compagnon au soleil? Sommes-nous en orbite autour d'un des bras de notre galaxie? Est-ce un phénomène bien connu ou proposent-ils l'oscillation de 35 millions d'années ainsi que le disque de matière noire?

La cause des oscillations perpendiculaires au plan galactique est la gravité de la distribution de masse non sphérique (nécessaire pour une ellipse plane de Kepler ) dans la Voie lactée. Simplifié, il y a un plan galactique dense. La densité n'est pas exactement connue; il y a donc une certaine incertitude (quelques millions d'années) sur la période d'oscillation précise. Détails voir cet article , sous-section 3.3.

L'idée d'une corrélation des extinctions de masse avec cette oscillation n'est pas nouvelle, elle remonte probablement à environ 1970, ou avant.

"Le système solaire externe ne contient probablement pas une grande planète géante gazeuse, ni une petite étoile compagnon", voir ce communiqué de presse .

Nous ne tournons probablement pas autour d'un bras en spirale.

Le disque de matière noire est une hypothèse, une idée à étudier. Habituellement, seule une petite fraction de ce type d'hypothèses peut être confirmée définitivement plus tard, la plupart d'entre elles peuvent être exclues après un certain temps, certaines restent non résolues, certaines peuvent être affinées pour correspondre aux observations.

J'ai posté une réponse à ce sujet sur Physics SE récemment, mais je viens également d'avoir une requête à ce sujet à partir d'une autre réponse Astronomy SE , donc j'ajoute ceci ici pour être complet.

$\rho(|z|)$$|z|$

$z=0$$\rho$$z=0$$g=0$$z$

Cela décompose efficacement l'orbite du Soleil en une orbite radiale / tangentielle plus un mouvement vertical, que je traite ici.

$\rho(z)$$z=0$$\rho_0$

La densité du disque près du Soleil a été estimée à 0,076 masse solaire par parsec cubique ( Creze et al. 1998 ). En utilisant cette valeur, nous obtenons une période d'oscillation approximative prévue de haut en bas à travers le plan du disque de 95 millions d'années. Ceci est assez proche de la valeur acceptée de 70 millions d'années compte tenu des approximations qui ont été faites.

Dans le contexte de la question que vous posez, je dois ajouter que la densité de masse que je cite ci-dessus est en fait dérivée des positions et des mouvements des étoiles dans le voisinage solaire. Comme le mentionne l'article dont j'ai parlé, la valeur qu'ils obtiennent est proche de celle obtenue en comptant les étoiles et en ajoutant les contributions de gaz et de poussière. Il y a en fait peu de preuves de la matière noire dans le disque à partir de ces mesures.

Ce résultat est tout à fait cohérent avec l'idée d'une distribution de matière noire qui est 10x la masse visible mais à peu près symétrique sphérique, et qui explique la courbe de rotation de la Voie lactée. Il n'y a pas beaucoup de cette matière noire dans le disque.

Enfin, l'image n'est pas tout à fait correcte. Le Soleil effectue seulement environ 3 oscillations verticales pour chaque orbite autour du centre galactique.

La gravité. Plus précisément, la gravité de la masse d'étoiles dans le disque.

Alors que nous nous déplaçons vers le haut au-dessus du disque, nous ralentissons. L'amplitude du déplacement vertical est d'environ 70Pc, soit environ 110LY vers le haut, 110LY vers le bas et inversement sur environ 66 millions d'années.

De plus, nous passons du périgalacticon (8,130PC, 26,100LY) à l'apogalacticon (environ 9,040Pc 29,500LY) et vice versa, sur une période d'environ 170 millions d'années.

Cela se produit en raison de la quantité changeante de masse contenue dans le rayon orbital variable. La position verticale actuelle est 17LY au-dessus du plan médian et la dernière traversée il y a environ 3 millions d'années.

Nous sommes à environ 26 540 unités du centre et atteindrons le périgalacticon dans environ 15 millions d'années.

La vitesse actuelle de Sol est de 255,2 ± 5,1 km / s. En ce qui concerne le standard local de repos (vitesse moyenne des étoiles dans le voisinage), notre vitesse a 3 vecteurs. Vers l'intérieur 7,01 ± 0,20 km / s, vers le haut 4,95 ± 0,09 km / s et vers le bas (dans le sens des aiguilles d'une montre autour du centre) 10,13 ± 0,12 km / s.

Remarque: mes données proviennent de diverses sources et peuvent ne pas être complètement exactes.

De plus, la direction générale de la vitesse de Sol n'est pas vers Vega. Compte tenu de la position de Sgr A * RA Ascension droite 17h 45m 40.0409s et déclinaison −29 ° 0 ′ 28.118 ″, le mouvement est de 90 ° autour du disque ou 6h au-delà de l'emplacement de Sgr A *, environ 23h 45m RA, dans l'avion de la galaxie, environ 55 ° de déclinaison. À environ 25 m RA à l'est et 4 ° au sud de Caph (β Cassiopeia).

Cette oscillation est très négligeable. L'amplitude d'oscillation sur la place galactique est de 105 années-lumière à Max. Alors que le soleil fait près de 3 oscillations de ce type dans une rotation galactique sur une période de 240 millions de LY. Cela signifie qu'en voyageant à 40 MLY sur le plan galactique, le soleil atteint l'amplitude max. Donc, si vous calculez l'angle que fait la trajectoire sinusoïdale avec le plan galactique, cela revient à Tan inverse (105LY / 40MLY) = 0,016 degrés. Ce n'est rien !!

Ok, cela a beaucoup de sens que la gravité du disque de la Voie lactée tire les étoiles de haut en bas alors qu'elles parcourent leur orbite circum-galactique. Mais cela n'expliquerait pas pourquoi les récentes observations en 3D des étoiles les plus proches à l'aide du spectrographe FLAMES-GIRAFFE sur le très grand télescope de l'ESO et du spectrographe IMACS à l'Observatoire de Las Campanas ont montré une structure d'onde définie dans les mouvements des étoiles en orbite autour de la galactique. avion. En d'autres termes, la plupart des étoiles du disque se suivent dans une chaîne ou un train, comme si elles oscillaient de haut en bas sur un COURANT. Ce qui signifie qu'ils oscillent très certainement sur un courant. Et cela avait été prédit en 1978!

Notre Soleil produit un champ magnétique s'étendant le long du plan équatorial dans l'héliosphère. Ce champ s'étend à travers le système solaire où il est appelé «champ magnétique interplanétaire». En 1965, John M., Wilcox et Norman F. Ness ont publié leur découverte de la «Feuille de courant héliosphérique» qui montrait que le champ magnétique tournant du Soleil produisait constamment des ondes dans le plasma du milieu interplanétaire.

Ces ondes forment une «spirale Parker» et sont décrites en termes de courant électromagnétique mais ce sont aussi des ondes mécaniques qui font osciller les planètes elles-mêmes de haut en bas lorsqu'elles tournent autour du Soleil. En 1978, Hannes Alfven et Per Carlqvist ont suggéré qu'il existe une «feuille de courant galactique» similaire transportant un courant électrique de 10 ^ 17 à 10 ^ 19 ampères à travers le plan de symétrie de la Galaxie.

D'accord? Cela résout à peu près le mystère de l'oscillation des étoiles de la Voie lactée. Mais le problème ici est que (hum, toux) NOTRE SYSTÈME SOLAIRE NE FAIT PAS PARTIE DE LA VOIE LAITIÈRE. En 1994, il a été découvert que nous faisons réellement partie de la galaxie elliptique naine du Sagittaire, ou Sag-DEG pour faire court, qui est dans une orbite polaire de 500 millions d'années autour de la voie lactée.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi ils disent que notre Solar Apex est près de Vega, mais Vega lui-même se dirige vers nous presque deux fois plus vite que nous nous dirigeons vers lui ??? Eh bien, à la fin des années 80, il a été découvert que presque toutes les étoiles en orbite autour de la Voie lactée semblent "pleuvoir" sur notre position. Ce qui pourrait seulement signifier que notre système solaire se déplace vers le haut, hors de la voie lactée. Désolé de vous informer, mais même si les étoiles de la Voie lactée oscillent de haut en bas pendant leur orbite de 250 millions d'années, nous ne faisons pas partie de cette danse. Notre propre chemin nous mènera au-dessus de la galaxie, avec une vue spectaculaire sur apogalacticon, puis redescendra.