Что такое перемычка в галактике
Спиральная галактика с перемычкой
Содержание
Введение
Компьютерная модель галактики Млечный путь.
Спиральные галактики с перемычкой — спиральные галактики с перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.
В 2005 году, при работе с Космическим телескопом имени Спитцера и основываясь на более ранних наблюдениях, было установлено, что Млечный Путь также следует относить к спиральным галактикам с перемычкой. Гипотеза о наличии перемычки в нашей галактике была выдвинута на основе многочисленных данных с радиотелескопов. Однако только благодаря изображениям со Спитцера, работающего в инфракрасном диапазоне, данное предположение получило твёрдое подтверждение.
Перемычки
Появление перемычки связывают с волнами уплотнения, исходящими из центра галактики и меняющими орбиты ближайших звезд. Этот процесс создает условия для дальнейшего возмущения движений звезд, благодаря чему и возникают самоподдерживающиеся перемычки. [3] Другой возможной причиной появления перемычек являются приливные взаимодействия галактик.
Вероятно, перемычки являются временным явлением в жизни спиральных галактик. Постепенно перемычка разрушается, и галактика превращается из спиральной с перемычкой в обычную спираль. Долговечность перемычки определяется её массой. Спиральные галактики с перемычкой, собравшие в своем центре большое количество материи, имеют короткие высокостабильные перемычки. Исходя из того, что многие спиральные галактики имеют перемычку, можно сделать вывод о важности этого этапа в эволюции спиральной галактики.
Балджи
В процессе изучения ядра Млечного Пути ученые обнаружили, что балдж нашей галактики имеет вытянутую форму. Это натолкнуло на мысль о том, что все галактики с перемычками имеют вытянутый балдж. При наблюдении удаленных спиральных галактик, ось вращения которых перпендикулярна оси зрения, то есть тогда, когда галактика повернута к нам ребром, вытянутость балджа может быть легко обнаружена. Это позволяет легко отнести подобную галактику либо к обычной спирали, либо к спирали с перемычкой. Благодаря этому методу галактика NGC 4565 была определена как спиральная галактика с перемычкой.
Спиральная галактика с перемычкой: формирование, эволюция, характеристики
Содержание:
Этим они отличаются от обычных спиральных галактик, в которых рукава начинаются из разных точек вокруг ядра. Спираль также имеет разную степень развития.
Бары в спиральных галактиках встречаются довольно часто. По оценкам, до 2/3 спиральных галактик имеют одну. Однако некоторые неправильные галактики закрыты, например, Большое Магелланово Облако, соседняя галактика без спиральных рукавов.
Становление и эволюция
В последовательности Хаббла, системе классификации галактик, предложенной астрономом Эдвином Хабблом (1889-1953) в 1936 году, эллиптическим галактикам присваивается буква S. спираль в английском языке буква B означает запрещен и строчные буквы для указания конкретных характеристик, таких как раскрытие спиральных рукавов.
Таким образом выделяются основные подгруппы: галактики SBa, SBb и SBc. В первом случае оба рукава более замкнуты, в группе SBc ядро небольшое с широкими и хорошо разделенными спиральными рукавами, тогда как подгруппа SBb имеет промежуточные характеристики между двумя.
Наша галактика Млечный Путь принадлежит к группе спиральных галактик с перемычкой, хотя эта перемычка считается довольно скромной. Она была классифицирована как SBbc, галактика с промежуточными характеристиками между SBb и SBc.
Общие характеристики
Световой профиль спиральных галактик менее концентрированный, чем у эллиптических галактик. Ближе к центру спиральной галактики звезды становятся краснее и старше, а в рукавах они голубые и горячие, потому что идет высокая скорость звездообразования, очень горячая в начале их жизни. Спиральные галактики с перемычкой характеризуются:
Лампочка: очень яркий сфероидальный компонент, потому что он содержит большое количество звезд. Есть галактическое ядро, где обычно находят черные дыры.
Диск: это более или менее круглая структура, которая образует среднюю плоскость галактики, богатую газом и межзвездным веществом. На диске смешанная совокупность звезд: новые и старые.
Бар: Эта структура пересекает диск и, согласно более поздним теориям, действует как своего рода рассадник для звезд и позволяет газу выходить из спиральных рукавов, тем самым активируя образование звезд.
В полосе есть степени интенсивности, чтобы различать галактики с сильной полосой или слабой полосой.
Гало: это тусклая и размытая структура, полностью окружающая галактику, состоящая в основном из так называемых темная материя.
Влияние полосы на свойства галактики
Считается, что галактическая перемычка играет важную транспортную роль, а также в общей динамике галактики. С помощью численного моделирования было подтверждено, что стержень, как было сказано ранее, является путем для переноса газа из внешних зон к центру Галактики.
Газовые облака взаимодействуют по краям стержня, теряя угловой момент и тем самым способствуя созданию потока вещества. Компьютерное моделирование также показывает, что если масса накапливается в центре в достаточном количестве, стержень разрушается.
Это причина, по которой считается, что многие обычные галактики могли иметь полосу в прошлом. И они также считают, что наличие бара может повторяться при определенных условиях, которые способствуют его формированию.
Облегчая поток вещества внутри галактики, полоса влияет на скорость звездообразования и имеет решающее значение для цвета и химического состава. Что касается галактик, то цвет определяется преобладающим типом звездного населения.
Еще один важный момент заключается в том, что некоторые исследователи предполагают, что стержень способен активировать галактическое ядро, чтобы производить интенсивные выбросы энергии на высоких частотах, а также изменять структуру, способствуя образованию лампочек и псевдобульб.
Примеры
NGC 1672
Очень вероятно, что в центре его чрезвычайно яркого и красноватого ядра находится черная дыра. Спиральные рукава показывают ярко-синие области, богатые новообразованными звездами.
Спиральные галактики Магеллана
Большое Магелланово Облако, также классифицируемое как неправильная галактика типа Irr I, является прототипом спиральных галактик Im Magellan, у которых есть центральная перемычка, но едва сформированные спиральные рукава. В этой галактике есть обширная область большой звездной активности.
Спиральные галактики с перемычкой ставят под сомнение общепринятую модель развития Вселенной
Галактика с перемычкой NGC 1300
В новой работе космологи из Мешхедского университета имени Фирдоуси в Иране показали, что быстро вращающиеся галактики с перемычкой встречаются во Вселенной гораздо чаще, чем это допускает общепринятая на сегодня космологическая модель лямбда-CDM.
Согласно современной стандартной космологической модели ΛCDM (лямбда-CDM) наша Вселенная имеет нулевую кривизну, а также помимо обычной барионной материи заполнена тёмной энергией и холодной тёмной материей. Модель возникла на основе наблюдений в конце 1990-х годов.
Как и любая научная теория, она объясняет уже известные феномены и пытается предсказать то, что в принципе можно изучить. Её предсказания, в частности, касаются спиральных галактик с перемычкой. Такие галактики обладают перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.
Стандартная модель утверждает, что вращение этих перемычек должно со временем замедляться из-за динамического трения — потери момента и кинетической энергии вследствие гравитационного взаимодействия — с гало тёмной материи. Тёмная материя – это форма материи, не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Само её существование выводится из характеристик вращения галактик.
Однако из приведённых в работе данных, как пишут авторы работы, следует, что галактик с перемычкой на самом деле гораздо больше, чем должно быть согласно стандартной модели. Авторы работы утверждают, что этот факт ставит под сомнение само существование у галактик массивных гало из тёмной материи и их взаимодействие с перемычками через динамическое трение. При этом исследователи не заходят так далеко, чтобы полностью отвергнуть устоявшуюся модель.
Как пояснил ведущий автор работы Махмуд Рошан, замена стандартной космологической парадигмы была бы слишком смелым заявлением. Замена или радикальное изменение лямбда-CDM модели эквивалентна вводу новой теории гравитации – подобных смелых шагов новая работа не делает. Однако из неё следует, что текущая гипотеза о характеристиках частиц тёмной материи, скорее всего, неверна.
Космологам давно было известно, что быстро вращающиеся галактики с перемычками могут не соответствовать стандартной модели, однако для этого требовалось как провести более тщательные наблюдения, так и построить компьютерные симуляции лучшего качества. Но считалось, что подобное противоречие каким-то образом разрешится после того, как мы получше изучим барионную материю – ту, из которой состоят звёзды, планеты, и т.п.
Рошан с коллегами использовали новейшие симуляции, разработанные коллаборациями IllustrisTNG и EAGLE. Затем они сравнили галактики, полученные в этих симуляциях, с недавними наблюдениями.
Стандартная модель предсказала, что во Вселенной должно существовать гораздо меньше быстро вращающихся галактик, чем мы видим в реальном небе. По какой-то причине гало из тёмной материи, существование которого предсказывает теория, не замедляет вращение перемычек. Полученные данные значительно расходятся с теорией, что поднимает новые вопросы касательно этих гало и составляющих их частиц.
На сегодня есть несколько идей, способных объяснить наблюдения. К примеру, тёмная материя может состоять из сверхлёгких аксионов, гипотетических частиц, чьи квантово-механические свойства позволяют им не оказывать заметного воздействия на вращающиеся галактики.
Объяснено происхождение перемычки Млечного Пути
Астрофизики из Германии и Великобритании объяснили происхождение перемычки у Млечного Пути. Посвященный исследованию препринт опубликован на сайте arXiv.org.
Ученые обнаружили две галактики, у которых так же, как и у Млечного Пути, имеется перемычка — расположенная в центре выпуклость, из которой начинаются рукава. У NGC 4569 и NGC 3227 на нее приходится половина диаметра галактики. Миллиарды лет назад у Млечного Пути, как полагают ученые, перемычка была такой же крупной.
За сотни миллионов лет эта особенность, как предполагают ученые, пропадает, и галактические рукава исходят почти из центра. Ученые провели компьютерное моделирование этого процесса.
Для этого они имитировали процесс потери устойчивости галактикой. Ученые обнаружили, что в ее центре возникла асимметричная структура, напоминающая по форме шляпу с широкими полями, наклоненную под углом 45 градусов. Именно такие особенности астрономы обнаружили у NGC 4569 и NGC 3227.
Спиральная галактика Млечный Путь вместе со звездами, черными дырами, космической пылью и темной материей тяжелее Солнца в 700 миллиардов раз. На темную материю приходится около 88 процентов массы звездного скопления. Галактика содержит в центре сверхмассивную черную дыру Стрелец A*. Крупнейшим ее спутником является карликовая галактика SagDEG. Через четыре миллиарда лет Млечный Путь сольется с Туманностью Андромеды.
Спиральная галактика с перемычкой
Содержание
Введение
Компьютерная модель галактики Млечный путь.
Спиральные галактики с перемычкой — спиральные галактики с перемычкой («баром») из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.
В 2005 году, при работе с Космическим телескопом имени Спитцера и основываясь на более ранних наблюдениях, было установлено, что Млечный Путь также следует относить к спиральным галактикам с перемычкой. Гипотеза о наличии перемычки в нашей галактике была выдвинута на основе многочисленных данных с радиотелескопов. Однако только благодаря изображениям со Спитцера, работающего в инфракрасном диапазоне, данное предположение получило твёрдое подтверждение.
Перемычки
Появление перемычки связывают с волнами уплотнения, исходящими из центра галактики и меняющими орбиты ближайших звезд. Этот процесс создает условия для дальнейшего возмущения движений звезд, благодаря чему и возникают самоподдерживающиеся перемычки. [3] Другой возможной причиной появления перемычек являются приливные взаимодействия галактик.
Вероятно, перемычки являются временным явлением в жизни спиральных галактик. Постепенно перемычка разрушается, и галактика превращается из спиральной с перемычкой в обычную спираль. Долговечность перемычки определяется её массой. Спиральные галактики с перемычкой, собравшие в своем центре большое количество материи, имеют короткие высокостабильные перемычки. Исходя из того, что многие спиральные галактики имеют перемычку, можно сделать вывод о важности этого этапа в эволюции спиральной галактики.
Балджи
В процессе изучения ядра Млечного Пути ученые обнаружили, что балдж нашей галактики имеет вытянутую форму. Это натолкнуло на мысль о том, что все галактики с перемычками имеют вытянутый балдж. При наблюдении удаленных спиральных галактик, ось вращения которых перпендикулярна оси зрения, то есть тогда, когда галактика повернута к нам ребром, вытянутость балджа может быть легко обнаружена. Это позволяет легко отнести подобную галактику либо к обычной спирали, либо к спирали с перемычкой. Благодаря этому методу галактика NGC 4565 была определена как спиральная галактика с перемычкой.