Астрофизики из Университета Арканзаса сделали важный шаг к пониманию того, как дисковые галактики сохраняют форму своих спиральных рукавов. Результаты их исследований подтверждают теорию, что эти рукава созданы волной более плотной материи, которая создает спиральные рукава, движущиеся через галактику.
«Построение спиральных рукавов в дисковых галактиках остается для нас загадкой», - говорит Райан Миллер, доцент UoA. "Никто не знает, что определяет форму этих спиральных галактик или количество их рукавов. Наше исследование дало ответы на некоторые из этих секретов".
Дисковые галактики, включая Млечный Путь, составляют 70 процентов всех известных галактик. Их отличительной чертой является спиральные рукава, но астрономы не уверены, что позволяет создавать и поддерживать эту форму.
Вся загадка начинается с простого парадокса: звезды в дисковых галактиках вращаются вокруг центральной массы, так называемого центрального ядра, а звезды, расположенные ближе к центру галактики, вращаются быстрее, чем звезды, находящиеся дальше от центра. Но если спиральные рукава состоят из фиксированных групп звезд, то звезды на внешних краях должны были бы преодолевать большие расстояния, чем звезды в центре, чтобы сохранить форму спирали. Как и бегунам на внешней дорожке, им придется двигаться быстрее, чтобы сохранить свою позицию в группе.
В 1960-х астрономы предложили теорию волн плотности, чтобы объяснить этот парадокс. Теория гласит, что рукава дисковых галактик не состоят из статических групп звезд. Вместо этого эти рукава - волны более плотных областей, перемещающихся между звездами. Звезды движутся в соответствии с законами физики и, вращаясь вокруг центра галактики, они также сталкиваются с этими более плотными участками.
Многие астрономы сравнивают волны более плотного материала с пробками, в которых скорость звезд, движущихся по орбите вокруг центра галактики, уменьшается в ответ на более плотную материю, как и скорость автомобилей, сталкивающихся с пробкой. Только когда вы двигаетесь через рукав, звезды ускоряются.
Плотные области также влияют на газовые облака, проходящие через эти области. Облака газа сжимаются и разрушаются, провоцируя начало процессов звездообразования.
Результаты исследования были опубликованы в последнем издании Astrophysical Journal.
Райан Миллер и его коллеги предоставили новые доказательства в поддержку теории волн плотности, взглянув на звезды всех возрастов и сравнив их положение с центром волны плотности.
Согласно теории, на каждом спиральном рукаве должна быть точка, в которой скорость вращения волны плотности и скорость звезды одинаковы. Это так называемый радиус совместного вращения. Звезды в радиусе совместного вращения должны двигаться быстрее, чем волна плотности, потому что они находятся ближе к центру. Поэтому, чем старше звезда, тем больше она должна была отойти от места рождения возле волны. Вне радиуса совместного вращения, где звезды движутся медленнее, чем волна плотности, более старые звезды должны оставаться далеко позади волны.
Исследователи просмотрели фотографии галактик из внегалактической базы данных NASA / IPAC, управляемой JPL в Калифорнийском технологическом институте. Для каждой галактики исследователи проанализировали фотографии в разных диапазонах излучения, показывающие звезды разных возрастов. Исследователи обнаружили, что каждая группа звезд сформировала рукав с немного отличающимся «углом наклона», который является углом рукава относительно центра галактики. Сравнивая эти разные углы наклона с углом центра волны плотности, они показали, что расположение этих звездных групп согласуется с предсказаниями, основанными на теории волн плотности.
Хотя эти исследования свидетельствуют о том, почему спиральные рукава сохраняют свою форму, многие вопросы все еще остаются без ответа. Легко понять пробки, когда дорожно-транспортное происшествие ограничивает движение от трех до одной полосы, но для определения того, откуда приходят волны плотности, все еще требуется глубокое исследование.
Источник: Университет Арканзаса