Résumé
Les bras spiraux d’une galaxie ne sont pas seulement des caractéristiques esthétiques, mais sont le moyen qu’a une galaxie de faire croître sa masse et d’accréter du gaz. En effet, de la matière tend à s’effondrer sur les galaxies en permanence à partir des filaments cosmiques, mais celle-ci doit d’abord se débarrasser de son moment angulaire, avant de pouvoir tomber vers le centre et y former de nouvelles étoiles. Pour ce faire, il faut des structures non axisymétriques, comme les barres et les spirales, qui sont à l’origine de forces tangentielles et de couples qui peuvent transférer le moment angulaire vers l’extérieur.
C’est sur ce principe qu’est fondée la théorie des ondes de densité de Lin & Shu. Les bras spiraux ne sont pas des bras matériels qui s’enroulent et se diluent rapidement par rotation différentielle, mais des ondes de densité qui voyagent à vitesse de rotation constante. Pourtant, ces ondes ne sont pas éternelles, et s’amortissent très vite, surtout en présence de gaz et de chocs. Il faut alors envisager des mécanismes de génération d’ondes et de maintenance de ces ondes. L’amplification du swing montre comment un paquet d’ondes leading s’amplifie considérablement en se transformant en trailing, lorsque la fréquence épicyclique et la self-gravité se conjuguent à la rotation différentielle. On peut alors imaginer des cycles de wasers, analogue aux masers (ou lasers), où des ondes sont amplifiées à la corotation, et réfléchies au centre, à la résonance de Lindblad interne. La présence d’une barre d’étoiles, ou l’interaction entre galaxies, produisent les mécanismes nécessaires pour engendrer la formation de la première onde spirale. Toutefois, les ondes de densité cohérentes sur tout le disque sont rares, et l’on observe plutôt des morceaux qui se régénèrent avec le mécanisme du swing. Les simulations cosmologiques récentes, qui contiennent une quantité de matière noire beaucoup plus importante qu’observée en réalité, tendent à stabiliser les disques, et voient de moins en moins d’ondes de densité spirales.
