Традиционная модель эволюции галактик гласит, что вы начинаете со спиральных галактик - которые могут увеличиваться в размерах за счет переваривания небольших карликовых галактик - но в остальном сохраняют свою спиральную форму относительно нетронутой. Только когда эти галактики сталкиваются с другой подобного размера, вы сначала получаете неправильную форму «крушение поезда», которая в конечном итоге превращается в безликую эллиптическую форму - полную звезд, следующих по случайным орбитальным траекториям, а не движущихся в одной узкой орбитальной плоскости. что мы видим в сплющенном галактическом диске спиральной галактики.
Концепция эволюции светской галактики бросает вызов этому понятию - где «светский» означает отдельный или изолированный. Теории светской эволюции предполагают, что галактики естественным образом эволюционируют вдоль последовательности Хаббла (от спиральной к эллиптической), без слияния или столкновений, неизбежно приводящих к изменениям в их форме.
Хотя ясно, что галактики сталкиваются, а затем генерируют много неправильных форм галактик, которые мы можем наблюдать, возможно, что форма изолированной спиральной галактики могла бы эволюционировать в сторону более аморфной эллиптической галактики, если бы они обладали механизмом для передачи углового момента наружу. ,
Форма сплюснутого диска стандартной спиральной галактики является результатом спина, предположительно приобретенного во время ее начального образования. Закрутка, естественно, приведет к тому, что агрегированная масса примет форму диска - так же, как вращающееся в воздухе тесто для пиццы сформирует диск. Сохранение момента импульса требует, чтобы форма диска сохранялась неопределенно долго, если галактика не может каким-то образом потерять свое вращение. Это может произойти из-за столкновения - или иным образом, путем передачи массы и, следовательно, углового момента наружу. Это аналогично вращающимся фигуристам, которые бросают руки наружу, чтобы замедлить вращение.
Волны плотности могут быть существенными здесь. Спиральные рукава, обычно видимые в галактических дисках, являются не статическими структурами, а скорее волнами плотности, которые вызывают временное скопление орбитальных звезд. Эти волны плотности могут быть результатом орбитальных резонансов, генерируемых отдельными звездами диска.
Предполагается, что волна плотности представляет собой удар без столкновений, который оказывает демпфирующее влияние на вращение диска. Однако, поскольку диск только тормозит сам себя, момент импульса все еще должен сохраняться в этой изолированной системе.
Галактический диск имеет радиус коротации - точку, в которой звезды вращаются с той же орбитальной скоростью, что и волна плотности (то есть воспринимаемая спиральная рука). В этом радиусе звезды движутся быстрее, чем волна плотности - в то время как вне радиуса звезды движутся медленнее, чем волна плотности.
Это может объяснить спиральную форму волны плотности, а также предложить механизм для передачи углового момента наружу. В радиусе коротации звезды отдают момент импульса плотности волны, когда они проталкиваются сквозь нее - и, следовательно, толкают волну вперед. Вне радиуса коротации волна плотности тянется через поле более медленных движущихся звезд, отдавая им момент импульса.
В результате внешние звезды отбрасываются дальше наружу в области, где они могли бы принимать больше случайных орбит, а не вынуждены соответствовать средней орбитальной плоскости галактики. Таким образом, тесно связанная быстро вращающаяся спиральная галактика может постепенно эволюционировать в сторону более аморфной эллиптической формы.
Дальнейшее чтение: Чжан и Бута. Морфологическая трансформация галактик, индуцированная волнами плотности, вдоль последовательности Хаббла.
