Spirální galaxie jsou bezpochyby jednou z nejkrásnějších struktur ve vesmíru. Podle jednoho modelu je spirální struktura vytvářena vlnami spirálové hustoty. V jiném jsou indukovány přílivovými interakcemi. Právě tento přístup je prozkoumán v novém příspěvku Dobbs et al., Přijatém k publikaci v Měsíční zprávě Královské astronomické společnosti. Konkrétně se autoři pokusili použít modelování přílivových sil k opětovnému vytvoření struktury spirálních ramen na velké konstrukční spirále, M51.
Pro modelování interakce začali s modelem jednoduché galaxie s hromadnou distribucí (rozdělenou na disk, boule a halo) podobnou jako u M51. Jejich počáteční galaxie původně neobsahovala spirálovou strukturu, ale „gravitační nestability hvězd“ [na rozdíl od galaktického plynu. Ne v jednotlivých hvězdách.] Vytvářejí vícenásobnou ozbrojenou a nepravidelnou spirálovou strukturu (známou jako vločkovitá spirála). Tato vločkovitá povaha byla poprvé předpovězena v článku z roku 1964 od Toomre a od té doby byl mnohokrát simulován. Tým Dobbs potom představil bodový zdroj reprezentující menší galaxii (NGC 5195) podél orbitálních parametrů odvozených z předchozích simulací Theise a Spinnekera v roce 2003.
Prvních 60 milionů let nebyla významná nová struktura důkazem. Disk vykazoval určité přerušení způsobené blížícím se společníkem, ale nevznikla nová spirální struktura. Do 120 miliónů let od začátku simulace se však začnou tvořit náznaky spirálového ramene na straně galaxie nejblíže společníkovi a 180 miliónů let dominují tváři galaxie dvě výrazná spirální ramena „velkého designu“. , přesahující 15 000 světelných let.
Ale zbraně byly příliš dobré na to, aby vydržely. O 240 milionů let se paže protahují pouze na 6 500 světelných let, protože se zdá, že gravitační síly od společníka zatékají plynem galaxie, když se táhne kolem své oběžné dráhy. O 300 milionů let se spirální ramena opět rozrostla a pár vypadá pozoruhodně podobně jako současný stav systému M51 / NGC 5195.
Autoři poznamenávají, že jejich simulace má společné s pozorovanou galaxií několik funkcí. Na straně, kde se společník poprvé přiblížil k galaxii, si v jedné ruce všimnou „zalomení“ (označeného jako A na obrázku vlevo). Další podobností je rozdělení jednoho ze spirálních ramen, i když opět je přesné umístění odlišné (označené B).
Další srovnání, které autoři provedli, bylo se sílou (nebo amplitudou) různých vzorů paže (1 rameno, 2 paže, 3 paže atd.) V průběhu času. Zjistili, že dva ozbrojené vzory byly nejvíce převládající, ale z mechaniky zjistili, že existují základní vyšší ozbrojené struktury, které se nikdy plně nezachytily. Tyto vyšší ozbrojené vzory však přišly zavřít k síle spirály 2 ramen. Autoři poznamenávají, že je to v souladu s pozorovacími nálezy jiné skupiny studující M51 v díle, které musí být připraveno k publikaci.
Existují však i určité rozdíly. Z simulovaného M51 vyčníval oblak plynu, který ve skutečných pozorováních nemá protějšek (označený C). Skutečná pozorování ukazují velká množství plynu před doprovodnou galaxií, která nejsou přítomna ve stejné míře v simulaci (označená D). A konečně, skutečná pozorování ukazují znatelné sloučení paží M51 nejblíže společníkovi. Opět se v simulaci neobjeví. Autoři naznačují, že nesrovnalosti mohou být způsobeny příliš zjednodušujícím modelováním NGC 5195 jako bodového zdroje namísto rozšířeného těla nebo malými rozdíly v počátečních parametrech ve srovnání se skutečným systémem.
I s těmito rozdíly autoři naznačují, že jejich modelování interakce ukazuje, že spirální struktura je, alespoň v tomto případě, s největší pravděpodobností výsledkem přílivové interakce na M51 u NGC 5195. Rovněž poznamenávají, že vlny spirálové hustoty jsou pravděpodobně ne viník od jiných studií nebyl schopen určit konzistentní „rychlost vzoru“ pro galaxii (rychlost vzorku je úhlová rychlost, při které by se ramena otáčely, pokud by se na ně dívala jako na koherentní strukturu). Namísto toho pozorování ukázala, že paže by měly mít různé rychlosti vzoru při různých poloměrech.
I když to jejich práce nenaznačuje Všechno Spirální struktura je tvořena přílivovými interakcemi se společníky, tato práce je silným důvodem pro možnost v mnoha galaxiích, které by takové společníky a M51 měly specifické. Simulace navíc odhalují, že tyto přílivově indukované zbraně jsou dočasným jevem. Protože nemají pevnou rychlost, mají vůle pomalu navíjet a jak interakce postupuje, galaxie budou dále zkresleny a nakonec se sloučí.
(Děkuji Claire Dobbsové za povolení k reprodukci obrázků z papíru a za objasnění několika bodů.)
