Спиральные галактики, несомненно, являются одной из самых красивых структур во вселенной. По одной модели спиральная структура создается волнами спиральной плотности. В другом они вызваны приливными взаимодействиями. Именно этот подход исследуется в новой статье Доббса и др., Принятой для публикации в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. В частности, авторы попытались использовать моделирование приливных сил для воссоздания структуры спиральных рукавов на великой конструкции спирали, M51.
Чтобы смоделировать взаимодействие, они начали с модели простой галактики с распределением массы (разбитым на диск, выпуклость и гало), подобным тому, что был для M51. Их первоначальная галактика была первоначально свободна от спиральной структуры, но «гравитационной неустойчивости в звездах» [Примечание: в отличие от галактического газа. Не у отдельных звезд.] Создают многорукую »и пятнистую спиральную структуру (известную как хлопьевидная спираль). Эта хлопьевидная природа была впервые предсказана Toomre в статье 1964 года и с тех пор имитировалась много раз. Затем команда Доббса представила точечный источник, представляющий меньшую галактику (NGC 5195) по орбитальным параметрам, полученным в результате предыдущих симуляций Theis и Spinneker в 2003 году.
В течение первых 60 миллионов лет существенная новая структура не была подтверждена. Диск показал некоторое возмущение из-за приближающегося спутника, но новой спиральной структуры не возникло. Однако, к 120 миллионам лет с начала симуляции, начинают формироваться намеки на спиральный рычаг на стороне ближайшей к спутнику галактики, и к 180 миллионам лет два ярко выраженных спиральных рукава «великого дизайна» доминируют над лицом галактики. , охватывающий более 15 000 световых лет.
Но руки были слишком хороши, чтобы длиться долго. К 240 миллионам лет руки растягиваются только до 6500 световых лет, поскольку гравитационные силы спутника, кажется, задерживают газ галактики, когда она движется по своей орбите. К 300 миллионам лет спиральные рукава снова выросли, и пара выглядит удивительно похожей на нынешнее состояние системы M51 / NGC 5195.
Авторы отмечают несколько особенностей, которые их моделирование имеет общего с наблюдаемой галактикой. На той стороне, где спутник впервые приблизился к галактике, они отмечают «излом» в одной руке (помеченный буквой A на изображении слева). Другое сходство - это расщепление одного из спиральных рукавов, хотя, опять же, точное расположение отличается (помечено буквой B).
Другое сравнение, которое сделали авторы, было со временем (или амплитудой) различных моделей рук (1 рука, 2 рукава, 3 рукава и т. Д.) Во времени. Они обнаружили, что два вооруженных паттерна были наиболее преобладающими, но по механике они определили, что в основе лежат высшие вооруженные структуры, которые никогда полностью не захватывали. Тем не менее, эти более высокие вооруженные образцы пришли близко в силу спирали 2 рукава. Авторы отмечают, что это согласуется с результатами наблюдений другой группы, изучающей M51 в работе, которая еще не подготовлена к публикации.
Однако есть и некоторые отличия. Из смоделированного M51 выходит поток газа, который не имеет аналогов в реальных наблюдениях (помечен буквой C). Фактические наблюдения показывают большие количества газа перед галактикой-компаньоном, которые не представлены в той же степени при моделировании (помечены D). Наконец, реальные наблюдения показывают заметное уплощение рук M51, ближайших к спутнику. Опять же, они не появляются в симуляции. Авторы предполагают, что расхождения могут быть связаны с чрезмерно упрощенным моделированием NGC 5195 в качестве точечного источника вместо расширенного тела или небольшими различиями в исходных параметрах по сравнению с реальной системой.
Даже с учетом этих различий авторы предполагают, что их моделирование взаимодействия показывает, что спиральная структура, по крайней мере, в этом случае, скорее всего, является результатом приливного взаимодействия на M51 NGC 5195. Они также отмечают, что спиральные волны плотности, вероятно, являются вероятными не виновник, поскольку другие исследования не смогли определить постоянную «скорость рисунка» для галактики (скорость рисунка - это угловая скорость, с которой руки будут вращаться, если рассматривать их как связную структуру). Вместо этого наблюдения показали, что руки должны иметь различную скорость движения при разных радиусах.
Хотя их работа не предполагает, что все спиральная структура сформирована приливными взаимодействиями с компаньонами, эта работа убедительно доказывает возможность во многих галактиках, у которых были бы такие компаньоны и M51 в частности. Кроме того, моделирование также показывает, что эти приливные рычаги являются временным явлением. Поскольку они не имеют фиксированной скорости, они буду медленно закручивается, и по мере развития взаимодействия галактики будут еще больше искажаться и в конечном итоге сливаться.
(Спасибо Клэр Доббс за разрешение воспроизвести изображения с бумаги, а также за разъяснения по нескольким пунктам.)
