Špirálové galaxie sú nepochybne jednou z najkrajších štruktúr vo vesmíre. Podľa jedného modelu je špirálová štruktúra vytvorená vlnami hustoty špirály. V ďalšom sú indukované prílivovými interakciami. Práve tento prístup je skúmaný v novej publikácii Dobbs et al., Prijatej na uverejnenie v Mesačných oznámeniach Kráľovskej astronomickej spoločnosti. Autori sa konkrétne pokúsili použiť modelovanie prílivových síl na obnovenie štruktúry špirálových ramien na hlavnej špirále M51.
Na modelovanie interakcie začali model jednoduchej galaxie s hmotnostným rozdelením (rozdeleným na disk, vydutie a halo), ktoré je podobné modelu M51. Ich počiatočná galaxia pôvodne neobsahovala špirálovú štruktúru, ale „gravitačné nestability v hviezdach [Poznámka: na rozdiel od galaktického plynu. Nie v jednotlivých hviezdach.] Vytvárajú viacramennú a nepravidelnú špirálovú štruktúru (známu ako vločkovitá špirála). Táto vločkovitá povaha bola prvýkrát predpovedaná v článku z roku 1964 od Toomre a odvtedy sa už mnohokrát simulovala. Tím Dobbs potom predstavil bodový zdroj reprezentujúci menšiu galaxiu (NGC 5195) pozdĺž orbitálnych parametrov odvodených z predchádzajúcich simulácií Theisa a Spinnekera v roku 2003.
Za prvých 60 miliónov rokov nebola významná nová štruktúra dôkazom. Disk vykazoval určité rušenie v dôsledku blížiaceho sa spoločníka, ale nevznikla nová špirálová štruktúra. Do 120 miliónov rokov od začiatku simulácie sa však začnú tvoriť náznaky špirálového ramena na strane galaxie najbližšie k sprievodnému spoločníkovi a do 180 miliónov rokov dominujú tvári galaxie dve výrazné špirálové ramená „veľkého dizajnu“. , ktoré trvajú viac ako 15 000 svetelných rokov.
Ale ruky boli príliš dobré na to, aby vydržali. O 240 miliónov rokov sa paže roztiahnu iba na 6 500 svetelných rokov, pretože sa zdá, že gravitačné sily od spoločníka zatĺkajú plyn galaxie, keď sa ťahá okolo svojej obežnej dráhy. O 300 miliónov rokov sa špirálové ramená opäť rozrástli a pár vyzerá pozoruhodne podobne ako súčasný stav systému M51 / NGC 5195.
Autori zaznamenávajú niekoľko funkcií, ktoré majú ich simulácie spoločné s pozorovanou galaxiou. Na strane, kde sa spoločník prvýkrát priblížil k galaxii, zaznamenali v jednom ramene „zalomenie“ (na obrázku vľavo označené ako A). Ďalšou podobnosťou je rozdelenie jedného zo špirálnych ramien, aj keď presné umiestnenie je opäť odlišné (označené B).
Ďalšie porovnanie, ktoré autori urobili, bolo so silou (alebo amplitúdou) rôznych vzorov ramien (1 rameno, 2 rameno, 3 rameno atď.) V priebehu času. Zistili, že prevládajú dva ozbrojené vzory, ale podľa mechanikov zistili, že existujú základné ozbrojené štruktúry, ktoré sa nikdy úplne nezachytili. Tieto vyššie ozbrojené vzory však prišli Zavrieť do sily špirály 2 ramien. Autori poznamenávajú, že je to v súlade s pozorovacími nálezmi inej skupiny, ktorá študuje M51, v diele, ktoré sa ešte musí pripraviť na uverejnenie.
Existujú však aj určité rozdiely. Objem plynu rozšírený zo simulovaného M51, ktorý nemá skutočný náprotivok v skutočných pozorovaniach (označený C). Skutočné pozorovania ukazujú veľké množstvá plynu pred sprievodnou galaxiou, ktoré nie sú v simulácii prítomné v rovnakom stupni (označené D). Skutočné pozorovania napokon ukazujú zreteľné sploštenie zbraní M51 najbližšie k spoločníkovi. V simulácii sa opäť neobjavujú. Autori naznačujú, že rozdiely môžu byť spôsobené príliš zjednodušeným modelovaním NGC 5195 ako bodového zdroja namiesto rozšíreného tela alebo malými rozdielmi v počiatočných parametroch v porovnaní so skutočným systémom.
Aj s týmito rozdielmi autori naznačujú, že ich modelovanie interakcie ukazuje, že štruktúra špirály je prinajmenšom v tomto prípade s najväčšou pravdepodobnosťou výsledkom prílivovej interakcie na M51 pomocou NGC 5195. Poznamenávajú tiež, že vlny s hustotou špirály sú pravdepodobne nie vinníkom, pretože iné štúdie nedokázali určiť konzistentnú „rýchlosť vzoru“ pre galaxiu (rýchlosť vzoru je uhlová rýchlosť, pri ktorej by sa ramená otáčali, ak by sa na ne pozeralo ako na súvislú štruktúru). Pozorovania namiesto toho ukázali, že ramená by mali mať rôzne rýchlosti vzoru pri rôznych polomeroch.
Aj keď ich práca to nenaznačuje všetko Špirálová štruktúra je tvorená prílivovými interakciami so spoločníkmi, táto práca je silným dôvodom pre možnosť v mnohých galaxiách, ktoré by mali takýchto spoločníkov a konkrétne M51. Simulácie ďalej ukazujú, že tieto prílivovo vyvolané ramená sú dočasným javom. Pretože nemajú pevnú rýchlosť, majú vôľa Keď sa pomaly ukončí a ako interakcia postupuje, galaxie sa budú ďalej zdeformovať a nakoniec zlúčiť.
(Vďaka Claire Dobbsovej za povolenie reprodukovať obrázky z papiera a za objasnenie niekoľkých bodov.)
