Добавить в корзинуПозвонить
Найти в Дзене
Цитадель адеквата

Почему галактики становятся плоскими, хотя газ должен собираться в шар

Вопрос, почему галактики (как и звездные системы) сплющиваются, был задан в комментарии. И это простой вопрос. Но там же есть и интересное продолжение: почему при слиянии двух спиральных галактик, вращающихся в разных плоскостях, получается одна спираль? И, сначала, «почему сплющиваются». Потому что, вращаются. Изначально, при коллапсе газа, каждая из молекул вращается вокруг общего центра масс по своей орбите, – совершенно произвольной. Скорее вытянутой, и наклонённой случайным образом. Но при сжатии молекулы взаимодействуют, – сталкиваются и обмениваются импульсом. Движение упорядочивается в направлении минимизации потерь, – ведь дольше всего импульс сохраняют молекулы, сталкивающиеся с другими реже. Сжимающееся клочковатое облако сначала превращается в шар, – ведь на круговой орбите молекула реже будет пересекать орбиты других молекул, – а затем шар сплющивается. В идеале должен получиться диск с плотным сгущением посредине. Все «неправильные» молекулы растеряют кинетическую энерг

Вопрос, почему галактики (как и звездные системы) сплющиваются, был задан в комментарии. И это простой вопрос. Но там же есть и интересное продолжение: почему при слиянии двух спиральных галактик, вращающихся в разных плоскостях, получается одна спираль?

-2

И, сначала, «почему сплющиваются». Потому что, вращаются. Изначально, при коллапсе газа, каждая из молекул вращается вокруг общего центра масс по своей орбите, – совершенно произвольной. Скорее вытянутой, и наклонённой случайным образом. Но при сжатии молекулы взаимодействуют, – сталкиваются и обмениваются импульсом. Движение упорядочивается в направлении минимизации потерь, – ведь дольше всего импульс сохраняют молекулы, сталкивающиеся с другими реже. Сжимающееся клочковатое облако сначала превращается в шар, – ведь на круговой орбите молекула реже будет пересекать орбиты других молекул, – а затем шар сплющивается.

Линзовидная галактика
Линзовидная галактика

В идеале должен получиться диск с плотным сгущением посредине. Все «неправильные» молекулы растеряют кинетическую энергию в столкновениях и упадут к центру. Останутся только летящие по круговым орбитам в одной плоскости… Ну, вот, так из неправильной формы туманности образуется протозвезда с остаточным – протопланетным – диском…

В случае же галактик всё несколько иначе. Они очень велики, все процессы в них протекают медленно, и звезды рождаются раньше, чем протогалактическое облако сожмётся в диск. Получается лишь в большей или меньшей мере приплюснутый эллипс.

То есть, тут надо обратить внимание на важный аспект: изменять форму к диску будет только облако газа. Потому что, его частицы – молекулы – взаимодействуют, обмениваясь импульсом, и рассеивают энергию на излучение. Туча звёзд форму уже не меняет. Потому что ей частицы – звёзды – разделены колоссальным пустым пространством и между собой не сталкиваются. Движение светил, таким образом, сохраняет ту степень упорядоченности, которую газ успел приобрести, до того, как собрался в звёзды… Как следствие, все галактики – эллиптические. В том числе и спиральные.

Будучи спиральной галактикой Млечный Пусть тоже имеет форму приплюснутой сферы. Но это если считать гало населённое тусклыми звёздами (массивные и яркие давно прогорели и погасли). Как следствие, у спиральных галактик гало не видно, – сияние диска, где рождаются молодые звёзды, «слепит» аппаратуру. У эллиптических галактик гало просто остаётся видимым на снимках.

-4

...И теперь о диске. Выше говорилось, что трансформация облака в плоский диск прекращается после того, как газ превращается в звёзды… Но так не весь же. Если галактика не расчищается от газа после взрыва сверхновых, или если в неё поступает новый газ из межгалактического пространства, – механизм сжатия в диск продолжает действовать. На газ. Почему в одних случаях галактика гаснет, а в других, как Млечный Путь, продолжает производить новые звёзды, непонятно, – и даже после открытий «Джеймса Уэбба» яснее не стало, – но и не суть. Здесь важно, откуда берётся диск спиральных галактик, – это газ, продолживший коллапс уже после появления звёзд.

-5

В основном, соответственно, это газ не раз уже звёздами переработанный. Обогащённый тяжёлыми элементами.

Следовательно о столкновениях.

Если галактики сталкиваются, со звёздами не происходит ничего, они просто переходят на новые орбиты вокруг общего центра масс. А вот массы галактического газа друг для друга не прозрачны. Облака водорода столкнутся, газ уплотнится, нагреется, смешается, вспухнет, попытавшись занять больший объём. Но никуда из объединённой гравитационной ямы слившихся галактик не денется. И далее заработает описывавшийся выше механизм усреднения импульса, ведущий к образованию из газа и пыли диска, в котором начнут рождаться звёзды.

-6

Важно понимать, что звёзды, существовавшие до слияния, этот процесс не затронет. Они будут вращаться как получится, – с большими наклонениями, и даже навстречу друг-другу… И постепенно пропадут из виду, по мере того, как прогорят и погаснут самые яркие из них.

Виден станет новый диск галактики из новых молодых звёзд. И появится он на новом месте, в общем случае, – если слившиеся галактики сравнимы по массе, – не совпадающим с плоскостями дисков ни одной их них.

-7

...Ну, если гигантская галактика пожрёт карликовую, то диск первой просто засияет ярче, получив новую порцию газа для производства звёзд. Карликовая галактика исчезнет, будучи перемолотой гравитационными жерновами.

Следует помнить, что в сияющем диске, и даже в рукавах, плотность звёзд не слишком отличается от средней по больнице. Диск и особенно рукава – это регионы где звёзды видны. Там рождаются массивные молодые гиганты, каждый из которых светит как миллион красных карликов гало.