Destin des bras spiraux de la voie lactée et d'Andromède

Dans quelques milliards d'années, la Voie lactée et Andromède vont entrer en collision. Il y a de fortes chances qu'il n'y ait pas beaucoup de collisions stellaires spectaculaires, et il y a de fortes chances que le système solaire (et la plupart des autres systèmes stellaires) ne soit pas projeté dans l'espace lointain, ni déchiré par les étoiles entrantes. Mais qu'en est-il à plus grande échelle?

Le produit de la collision - surnommé "Milkomeda" - sera une galaxie elliptique, contrairement à la Voie lactée et à Andromède, qui sont toutes deux des galaxies spirales. Ma question est la suivante:

Comment la structure des bras spiraux sera-t-elle efficacement détruite par la collision? Quels mécanismes les amèneront à fusionner et quelles structures prendront leur place?

Il semble en effet que la galaxie d'Andromède (M31) et la Voie lactée (MW) soient en route vers une collision. Cela conduira à une fusion des deux galaxies formant une galaxie elliptique. La structure du disque aplati de M31 et MW est due à leur énergie dissipée par le gaz mais à leur impulsion conservée: un disque est l'état d'énergie minimum à un moment angulaire donné. Le gaz dans le disque forme alors des étoiles, qui sont plus ou moins sur la même orbite que le gaz, c'est-à-dire encerclant les galaxies respectives. Une galaxie à disque est dynamiquement froide, c'est-à-dire que la vitesse du mouvement moyen de l'étoile autour de la galaxie est beaucoup plus grande que leurs mouvements aléatoires.

La fusion détruit toutes ces structures et les remplace par une structure beaucoup plus lisse et dynamiquement chaude, lorsque la densité est à peu près constante sur les ellipsoïdes triaxiaux (concentriques). Il existe plusieurs types d'orbites stellaires dans ces galaxies, mais les plus importantes sont les orbites dites de boîte, lorsque les étoiles oscillent dans un grand volume semblable à une boîte et n'ont pas de direction moyenne préférée de mouvement. Dans les premières phases, la galaxie elliptique aura des structures temporaires (appelées coquilles), qui sont des vestiges du processus de fusion lui-même.

Le gaz dans M31 et MW sera très probablement balayé dans les parties internes de l'elliptique où il peut former de nombreuses nouvelles étoiles et contribuer à l'alimentation de l'AGN qui émerge de la coalescence des deux trous noirs supermassifs de M31 et MW. Mais l'énergie renvoyée par les nouvelles étoiles formées via les supernovae et les vents stellaires ainsi que par l'AGN chassera le gaz restant de la galaxie elliptique, le laissant "rouge et mort", c'est-à-dire sans formation d'étoiles et de jeunes étoiles bleues.

La fusion de M31 et MW n'augmentera guère le taux déjà négligeable de collisions stellaires. Étant donné l'immensité des galaxies par rapport à la taille des étoiles, de telles collisions sont extrêmement improbables. Les seuls endroits où de telles collisions se produisent sont les noyaux très denses d'amas globulaires.

Dans quelques milliards d'années, la Voie lactée et Andromède vont entrer en collision.

Environ 5 milliards d'années, mais il faudra plus de mille ans pour que les galaxies se chevauchent.

Il y a de fortes chances qu'il n'y ait pas de collisions stellaires spectaculaires

Si les noyaux des 2 galaxies entrent en collision, je pense qu'il est très probable que les systèmes stellaires seront effectués et que les trous noirs centraux se rejoindront.

Le produit de la collision sera une galaxie elliptique

Il faudra peut-être quelques millions d'années aux étoiles pour trouver de la stabilité dans leurs nouvelles orbites. Après quelques milliards d'années de plus, il pourrait y avoir à nouveau des bras en spirale.

Comment la structure des bras spiraux sera-t-elle efficacement détruite par la collision? Quels mécanismes les amèneront à fusionner et quelles structures prendront leur place?

Lorsque les galaxies se rapprochent, la gravité affecte les orbites des étoiles. Étant donné que l'élan doit être conservé, l'orbite de la plupart des étoiles sera radicalement modifiée. Les différentes orbites cacheront les bras spiraux.

Maintenant que j'y ai réfléchi, il est très probable que quelques étoiles entreront en collision, cela prendra peut-être quelques milliards d'années.