• PROBLEME PHYSIQUE: Formation des barres, et étude de leur rôle dans l'évolution de la galaxie, et dans l'alimentation des noyaux actifs de galaxies (trou noir central supermassif)

 
• OBSERVATIONS: Galaxies barrées (avec AGN, Seyfert), possédant des anneaux.

 
• EQUATIONS: Equations de Newton pour N "particules" (des nuages, et des étoiles) dans leur champ gravitationnel, avec collisions inélastiques pour le gaz, sans collisions pour les étoiles

 
• EXPERIENCES NUMERIQUES: intégration pendant une douzaine de rotations du système étoiles-nuages, en partant initialement d'un disque aplati axisymétrique homogène

 
• CONCLUSION: Les barres se forment par instabilité gravitationnelle des disques galactiques. Le gaz joue un rôle essentiel, car il forme et reforme sans cesse des bras spiraux. L'action de la barre sur les bras spiraux donne lieu a des transferts de gaz vers le centre, et la formation d'anneaux aux résonances de Lindblad. Les barres jouent un rôle moteur pour alimenter les trous noirs massifs au centre des galaxies.

 
• REFERENCE: Bar-driven Galaxy Evolution and Time-scales to Feed AGN, F. Combes, in "Galaxy Dynamics: from the Early Universe to the Present", ASP Conf Series, ed. F. Combes, G. Mamon, V. Charmandaris

Le FILM (mpg, 65 Mo; gif, 5,1 Mo) montre séparément les étoiles à gauche et le gaz à droite:

Il permet de voir comment, à partir d'un état initial relativement homogène (disque aplati axisymétrique), le mouvement du gaz et des étoiles sur leurs orbites engendre des instabilités qui font apparaître les propriétés caractéristiques des galaxies spirales, les bras spiraux.

Les étoiles ne forment que des spirales transitoires, car les instabilités les chauffent, et elles ne sont alors plus instables gravitationnellement.

La barre au centre est robuste par contre (il n'y a plus de couple gravitationnel de la barre sur la barre, car le potentiel est en phase avec la densité, ce qui n'est pas le cas pour les spirales).

Le gaz est dissipatif, et se refroidit tout le temps, il est sans arrêt instable, et forme des spirales sans cesse renouvelées.

La résonance de Lindblad (formation d'anneau) est le même phénomène que celui qui donne les anneaux de Saturne. Il s'agit de résonances entre les mouvements des étoiles (ou du gaz) et
celui de la perturbation (barre ou spirales): lorsque les fréquences
correspondantes sont dans un rapport rationnel.

Comme il y a en général 2 bras dans les galaxies, ce sont les résonances internes: Omega_b = Omega-kappa/2 et externe Omega_b=Omega+kappa/2 qui jouent un rôle ...
(Omega fréquence de rotation des étoiles, Omega_b fréquence de rotation de la barre, kappa: fréquence épicyclique)