Où se termine la Voie lactée?

Je lisais cet article et il dit ce qui suit:

Les chercheurs ont mesuré la masse de la Voie lactée et ont constaté que notre galaxie représente environ la moitié du poids d'une galaxie voisine connue sous le nom d'Andromède qui a une structure similaire à la nôtre.

Je pensais donc que si nous considérons une galaxie voisine pour nous, alors notre galaxie devrait avoir un point final et la galaxie voisine devrait avoir un point de départ. Alors, comment savons-nous quel est le point de départ et d'arrivée d'une galaxie, et comment le calculons-nous?

Voici une esquisse de la Voie Lactée et la galaxie d' Andromède , ^* montrant leur taille approximative et la distance les uns des autres à l' échelle:

Ce que l'image illustre (espérons-le) est le fossé incroyablement vaste de l'espace vide - environ 2,5 millions d'années-lumière, pour être exact - entre les galaxies, chacune ayant un diamètre de seulement (!) Environ 100000 années-lumière environ.

Alors que les deux galaxies ont à peu près la forme de «tourbillons flous» de poussière et de gaz (et, apparemment, de matière noire), sans bord extérieur pointu précisément défini, elles sont toujours assez clairement séparées. Bien que nous ne puissions pas pointer vers une ligne spécifique dans l'espace et dire que "la Voie lactée se termine ici", il est toujours clair que la Voie lactée est ici , tandis que la galaxie Andromède est là - bas , et il y a un énorme fossé à peu près absolument rien du tout entre les deux.

(Bien sûr, il y a des trucs même dans l' espace intergalactique , y compris du gaz très diffus, un peu de poussière et même l' étoile égarée occasionnelle . Pourtant, par rapport aux galaxies elles-mêmes - qui, d'un point de vue humain, sont déjà assez pleines d'espace vide - le milieu intergalactique peut être assez bien décrit comme vide.)

_{*) Les petites taches dans l'image autour de chaque grande galaxie sont censées représenter leurs petites galaxies satellites, telles que les nuages ​​magellaniques de plus en plus petits . Leurs positions et distances relatives, hélas, ne sont probablement pas très précises.}

Mise à jour pour plus de clarté:

Pour la partie visible d'une galaxie autonome, les étoiles peuvent toutes être mesurées pour orbiter autour du noyau de cette galaxie. Donc, si vous vouliez mesurer le plus loin possible à ce niveau simplifié, ce serait très facile. Le problème est qu'il y a beaucoup de masse qui n'est pas des étoiles et qui est de la matière noire. Une partie est si éloignée qu'il peut être impossible de calculer ce qu'elle est en orbite.

Si vous lisez l'article, vous verrez qu'ils ont choisi une limite au-delà de laquelle l'effet de la masse négligeable plus loin n'était pas pertinent pour ce calcul.

Une galaxie peut être considérée comme une sphère aplatie, en ce qui concerne la masse. Les étoiles, du moins pour les galaxies spirales, ont tendance à se trouver dans un plan, mais il y a une masse en orbite autour du centre commun dans tous les plans. Il n'y a donc pas de point de départ, il suffit de décider jusqu'où nous voulons dire que la galaxie s'étend.

Pour la Voie lactée et Andromède, une décision a été prise qui est la même pour les deux (la décision exacte ne semble pas avoir été publiée pour cet article, mais tant qu'elle est cohérente, les masses relatives seront correctes)

Pour les galaxies qui entrent en collision ou à proximité les unes des autres, c'est beaucoup plus difficile - calculez-vous à quelle galaxie une étoile appartient par la direction de son mouvement? Les étoiles peuvent passer de l'une à l'autre. De la page de la Voie lactée de Wikipedia:

Le disque galactique entoure un halo galactique sphérique d'étoiles et d'amas globulaires qui s'étend plus loin vers l'extérieur, mais dont la taille est limitée par les orbites de deux satellites de la Voie lactée, le grand et le petit nuages ​​magellaniques, dont l'approche la plus proche du centre galactique est d'environ 180 000 ly (55 kpc). [51] À cette distance ou au-delà, les orbites de la plupart des objets halo seraient perturbées par les nuages ​​magellaniques. Par conséquent, ces objets seraient probablement éjectés du voisinage de la Voie lactée.

tl; dr - c'est une décision assez arbitraire :-)

Comme déjà répondu, la définition de la taille d'une galaxie doit toujours dans une certaine mesure être arbitraire. En astronomie, plusieurs définitions sont utilisées, selon le contexte dans lequel elle est utilisée, par exemple:

• G M v i r / R v i r ∼ V 2 G M v i r V $R_{\mathrm{vir}}$ (le rayon virial): utilisé lorsque l'on considère la dynamique de la galaxie; défini par , où est la constante gravitationnelle, est la masse à l'intérieur du rayon virial et est la vitesse circulaire (pour les galaxies à disques) ou la dispersion de vitesse (pour les galaxies elliptiques ou irrégulières). Par exemple, si une perturbation de densité initiale est plus petite que son rayon virial, elle s'effondrera pour former une galaxie. Ce rayon est le rayon intérieur de particules sera lié gravitationnellement si leur vitesse ne dépasse pas .$GM_{\mathrm{vir}}/R_{\mathrm{vir}} \sim V^2$$G$$M_{\mathrm{vir}}$$V$$V$
• $R_{1/2}$ (le rayon de la demi-lumière): rayon dans lequel la moitié de la lumière totale observée est émise. Cette définition est utile pour comparer la luminosité des galaxies.
• R 500 R $R_{200}$ : rayon dans lequel la densité moyenne est égale à 200 fois la densité moyenne de l'Univers. De même, parfois ou sont utilisés. Ces définitions ont un sens lorsque l'on parle de la masse d'une galaxie, car au-delà, elles se fondent en quelque sorte dans le milieu intergalactique.$R_{500}$$R_{1000}$

Bien que ces définitions donnent des tailles différentes, elles sont toutes du même ordre de grandeur.