новости космоса
7240 47
23 апреля 2019 21:37:56

Исследование дисковых галактик проливает свет на движения звезд

Астрофизики совершили важный шаг на пути к выяснению таинственного механизма, посредством которого дисковые галактики поддерживают форму своих спиральных рукавов. Их находки свидетельствуют в пользу гипотезы, согласно которой эти спиральные рукава формируются в результате действия волн плотности, создающих спиральный узор при распространении по галактике.

Дисковые галактики, к которым относится и наша галактика Млечный путь, составляют 70 процентов от числа всех известных галактик. Для них характерно наличие спиральных рукавов, однако астрономам остаются неизвестными причины их формирования и сохранения ими формы на протяжении продолжительного времени.

Эта научная проблема может быть проиллюстрирована следующим образом. Звезды в дисковой галактике обращаются вокруг центрального уплотнения, называемого «балджем», при этом звезды, расположенные ближе к центру, движутся быстрее, чем звезды, расположенные у края диска. Однако, если бы спиральные рукава состояли бы из фиксированных групп звезд, то звездам, расположенным у края диска, пришлось бы проходить большую дистанцию, чем звездам, расположенным в середине, чтобы сохранить неизменной спиральную структуру. То есть, этим звездам пришлось бы двигаться быстрее, чем звездам, расположенным у края диска, чтобы оставаться в составе своей группы.

В 1960-х гг. ученые предложили гипотезу «волн плотности» для объяснения этого парадокса. Согласно этой гипотезе, сквозь галактику движутся волны плотности, через которые, в свою очередь, проходят движущиеся по галактике звезды. При приближении к зоне повышенной плотности звезды «затормаживаются», словно автомобили, подъезжающие к длинной дорожной «пробке», в то время как передние звезды покидают «пробку».

В новом исследовании астрономы во главе с Райаном Миллером (Ryan Miller), приглашенным профессором физики Университета Арканзас, нашли подтверждение гипотезе волн плотности, наблюдая звезды, «отставшие» от движения спиральных волн плотности, и звезды, «обгоняющие» движение этих волн. Авторы проанализировали снимки из базы данных NASA/IPAC Extragalactic Database и выяснили, что звезды одного возраста формируют отдельные группы (мини-спиральные рукава). Положение этих групп звезд точно соответствовало прогнозам, сделанным на основании гипотезы волн плотности.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
dengess1-6 · 23-04-2019

Волны плотности???
Это волны какой среды: пространства (гравитационные), газа, ТМ или какого-то излучения?

2
MaiorVihr112 · 23-04-2019

Уважаемый dengess1, волны времени устроит 8-).

3
dilettant171 · 24-04-2019

Продолжительность этих процессов измеряется милиионами, если не десятками миллионов лет. Исследования проводились в промежутке не более полувека (50 лет), чего там у них совпало?

4
dr_ovosek0 · 24-04-2019

"При приближении к зоне повышенной плотности звезды «затормаживаются», словно автомобили, подъезжающие к длинной дорожной «пробке», в то время как передние звезды покидают «пробку»."
В реальности, скорее, все совсем иначе -- действует закон перехода случайных событий в закономерный процесс: "задние" звезды ускоряются, а "передние" тормозятся гравитацией ранее случайным образом "столпившихся" звезд.

5
Newerdreamer82 · 24-04-2019

Еще одна необоснованная теория

6
viktorchibis92 · 24-04-2019

Астрономы установили, что спиральные галактики вращаются в сторону закручивания спирали. Причем скорость вращения звезд на периферии меньше скорости вращения звезд в ядре галактики. Это позволяет предположить, что эти галактики образуются путем первоначальной стяжки праматери в нити и образования в них в областях флуктуации плотности зачатков СМЧД (электромагнитный процесс), с последующей гравитационной дефрагментацией нитей в галактические облака и закручиванием отрезков нитей в спиральные галактики. Аналогичный гравитационный алгоритм образования галактик (вторая часть) приводится в январской статье David Benhaiem, Francesco Sylos Labini, Michael Joyce «Long-lived transient structure in collisionless self-gravitating systems». С учетом этого различные волновые процессы в галактике скорее модулируются «готовыми» рукавами галактики, чем приводят к их образованию.

7
Maha81 · 24-04-2019

А кто-нибудь знает, что быстре вращается: звезды вокруг центра галактики, формируя кривую скоростей, или эти спиральные волны плотности? Т.е. звезды догоняют волны плотности или отстают от них?

8
Teddy92 · 24-04-2019

Maha, Как говорили древние греки: смотри рисунок.

9
Maha81 · 24-04-2019

Ну, эта их версия "fifty-fifty" вызывает сомнения. Картинка волн плотности вообще может по теории стоять на месте, не вращаться.
ru.wikipedia.org/wiki/Теория_волн_плотности
Как на самом деле-то? Есть другие данные?

10
Teddy92 · 24-04-2019

viktorchibis Прочтите
en.wikipedia.org/wiki/Hannes_Alfven далее перейти на русский.
Это про Альфвена с его теорией плазменной космологии.
en.wikipedia.org/wiki/Plasma_cosmology
К сожалению, на русском нет.
Увы, русская культура постепенно дрейфует от глобальной к региональной. Это чувствуется по вики.
Попробовать перевести?

11
nick_s110 · 24-04-2019

Как же могут работать волны плотности при отсутствии кинетического взаимодействия звезд?
Одни звезды затормаживаются, другие ускоряются покидая пробку, но почему они это делают совершенно не понятно...
Может обратиться к динамике сплошной материальной среды - эфиру, ну накрайняк - физическому вакууму? ))

12
Teddy92 · 24-04-2019

Теория волн плотности (теория Линя и Шу волн плотности).
А китайцы, наоборот, становятся ведущей цивилизацией.

13
viktorchibis92 · 24-04-2019

Teddy (ком 10)
Спасибо, справился сам, там всё копируется.
Вообще-то электромагнитный процесс в праматерии, который я имел в виду в ком. 6, относится к плазме симплов. Там есть свои особенности – выстраивание симплов в относительно длинные блоки с относительно сильными магнитными моментами и формирование магнитных «нитей» (притяжение магнитных проводников с однонаправленным магнитным током), с последующей дефрагнентацией (магнитным схлопыванием) в СМЧД. Параллельный процесс формирования реликтовых нейтронов, частиц ТМ и дозвездный нуклеосинтез значительно купирует магнитную составляющую взаимодействия, попарно уравновешивает электрические заряды (переводя их в диполи), и основным взаимодействием становится гравитация. А вот дальше идут процессы, порождающие плазму Альфвена (это уже Ваша стихия).

14
Teddy92 · 24-04-2019

nick_s, Маhа привела ссылку в вики на теорию волн плотности. Там эти да китайца намоделировали, что спиральные рукава - это как бы каустики из теории катастроф. Геометрическое место расположения уплотнений при вращении с разными скоростями. То есть это не рукава притягивают - отталкивают, а звезды, вращаясь, создают такие узоры.
Там анимация есть - третья как раз по теме.

15
nick_s110 · 24-04-2019

Teddy, Посмотрел ссылку, но таки не нашел описание механизма образования рукавов плотности. Может туплю )
Почему должны образовываться места уплотнений при вращении с разными скоростями?
И отвечает ли данный механизм на вопрос, почему рукавов всегда два?

16
Maha81 · 24-04-2019

Если бы было всегда два! Это объяснить -- проще некуда: у палки -- два конца.
А то и до десяти доходит. Одинаковых!

17
viktorchibis92 · 24-04-2019

Maha, а можно привести примеры с десятью одинаковыми рукавами. Насколько я в них вглядывался, дополнительные рукава всегда «отщепляются» от основного. Особенно хорошо это видно на галактиках с перемычкой.
А расщепление рукавов, как раз можно объяснить ударными волнами, идущими из ядра галактики – типа эффект хлыста. У пастушьих бичей кончик всегда расщеплен на несколько нитей.

18
Гришин_С_Г158 · 24-04-2019

Пока не найдут непротиворечивого толкования баров
все фантазии про рукава не стоят выеденного яйца.

19
Maha81 · 24-04-2019

Посмотрите красивейшую галактику Подсолнух.
У нее тоже рукава отщепляются в центре от баров, но к периферии галактики они все одинаковы.

20
viktorchibis92 · 24-04-2019

Яркое ядро забивает и не дает рассмотреть область начала рукавов. Даже, если Подсолнух выбивается, то его можно считать исключением, подтверждающим правило (какая-то не стандартная ударная волна в нем пробежала). Leonid допускает такие аргументы.

21
nick_s110 · 24-04-2019

viktorchibis, Простите, а речь идет об ударной волне в среде чего: звезд, межзвездного газа, физического пространства? Поясните, в чем распространяются волны плотности?

22
Sergo_astron80 · 25-04-2019

Почему не упомянута темная материя и энергия?

23
Teddy92 · 25-04-2019

Нет, это не ударные волны. И это не гравитационно уплотненные пучности. Это не пучки из концов балджа. Это не магнитно сконцентрированные заряженые потоки.
Это скользящие по диску геометрические места уплотнений из совпадения угловых скоростей. Резонансы не по физическим характеристикам, а чисто по геометрическим. Автомобильная пробка - плохая аналогия. Хотя лучшей аналогии в голову не приходит.
Лучше всего поясняет явление картинка из вики "Пояснение к образованию спиральных рукавов".

24
Maha81 · 25-04-2019

Гравитационное уплотнение газа и пыли в спиральных ветвях существует, небольшое -- 5-10 %. За время "прокатывания" спиральноцй волны этого уплотнения хватает для рождения в так слегка уплотнившемся газе новых звезд и спираль становится видимой. Т.е. спиральные рукава находятся в месте расположения гравитационных ложбин, тянущихся от центра галактики, от концов ее бара к периферии и загибающихся спирально в результате вращения бара и всей галактики. Для образования пары основных таких гравитационных ложбин поперек диска галактики, как и самого бара, нужно чтобы галактика имела достаточную неоднородность по кругу диска, некоторую сплющенность вдоль одного из диаметров. Достаточно, чтобы эллипсы траекторий звезд в их вращении вокруг галактического центра были бы вытянуты преимущественно по одной линии (это и обусловливает получение бара). Эта несимметрия может возникать при рождении галактики, либо, вероятнее, при столкновениях галактик.
Гравитационные ложбины поддерживаются более-менее ровными и цельными на всем своем протяжении веществом диска галактики, которое несколько задерживается в них, уплотняясь, да, как в дорожных пробках. Размножение же ветвей к периферии происходит, по-видимому, в результате неких колебательных процессов, похожих опять же на колебания плотности потока транспорта на дорогах.

25
nick_s110 · 25-04-2019

Teddy, Хорошая картинка. Только не понятно, что она поясняет... Имеются концентрические эллипсы, по видимому вращающиеся с различными скоростями. В результате - геометрический эффект образования уплотнений. Но, поскольку нет текста поясняющего картинку "Пояснение к образованию спиральных рукавов", возникают вопросы:
- Что такое эллипсы, концентричность которых находится вне их фокусов?
- Почему эллипсы вращаются?
- Почему эллипсы вращаются с различными скоростями?
Поясните. Или ссылочку какую... ))

26
viktorchibis92 · 25-04-2019

nick_s, извините, я в астродинамике профан, и здесь просто учусь всем этим примудростям, состыковывая их со своей ST и выводами из неё. Сейчас скажу чисто по интуиции. Если галактический газ (и плазма) концентрируются в основном в рукавах (это согласуется с моей моделью образования галактик), то ударные волны распространяются в этом газе и плазме. Источниками ударных волн должны быть активные процессы в ядре галактики, например, взрывы сверхновых.
Понимаю, что данная концепция легко подвержена критике (плотность газа и плазмы низкая, взрывы сверхновых происходят и за пределами ядра галактики). Тогда добавляю слово «преимущественно» + ударная волна в плазме имеет электромагнитный характер, соответствующую скорость, и воздействие.

27
nick_s110 · 25-04-2019

Maha, "..Достаточно, чтобы эллипсы траекторий звезд в их вращении вокруг галактического центра были бы вытянуты преимущественно по одной линии (это и обусловливает получение бара).."
--
Неа, не обуславливает. Хотите увидеть структуру бара? Возьмите портрет галактики NGC 1512, увеличьте яркость и контрастность, тогда ясно увидите, какие структуры скрываются за этими яркими созданиями - барами )) Если не изменяет память, предлагаю это сделать уже в третий раз... Повторяюсь. Эх, видимо старею... )

28
nick_s110 · 25-04-2019

viktorchibis, "..Понимаю, что данная концепция легко подвержена критике.."
--
Да, именно так. Однако, видите, имеются еще и чисто геометрические интерпретации )) Это традиция такая: если чего не можешь объяснить через физику, всегда объяснишь через ту или иную геометрию )

29
Teddy92 · 25-04-2019

Хорошо поставленный вопрос - половина решения :)
Эллипсы представляют собой группы звезд, которые вариативно колеблются около положения с равным радиусом. То есть не как на параде, строго концентрично, а с отклонениями. Эллипс - первая гармоника колебаний. Если брать колебания более высших порядков, получим другое количество рукавов. Если будет сумма гармоник, получим, как в нашей Галактике несколько мощных рукавов и несколько слабых.
.
Почему вращаются - понятно. Это общее вращение звезд в галактике. Кто не вращается, тот падает или улетает.
.
Скорость вращения зависит от расстояния до центра галактики. Поэтому по разному.

30
viktorchibis92 · 25-04-2019

Здесь пошла речь об эллиптических орбитах всех звезд в галактике. Боюсь, что данная теория «надуманная». Скорее всего отдельные звезды по каким-то (гравитационным) причинам теряют скорость и «выкатываются» из гравитационной ямы рукава, отстают от рукава, перетекают в следующий рукав и т.д. Но это скорее всего исключения или последствия «жизни» звезд в галактике. Изначально они родились в рукавах, жили в рукавах, крутились вместе с рукавом по круговой орбите, а переход на эллиптическую орбиту – это флуктуация, которая, не исключено, ждет все звезды. В итоге – слом спиральной галактики и переход её в эллиптическую. ИМХО.

31
Teddy92 · 25-04-2019

Именно так. Если предположить, что звезды в рукава объединяются под действием материальных сил (гравитация, магнитодинамика и т.п.), то в результате рукава быстро "намотаются" на ось вращения.
В данной теории это не так. И высокая частота наличия спиральных галактик оправдывается.
.
Правда, это не единственное объяснение. Влияние соседних галактик (столкновения или воздействие на расстоянии) на возмущения, приводящие к образованию рукавов, также актуальны.

32
nick_s110 · 25-04-2019

Teddy,
"Эллипс - первая гармоника колебаний"
--
Колебания чего и в чем? Я имею в виду среду колебаний и источник.
И почему первая гармоника образует именно эллипс?
==
"Скорость вращения зависит от расстояния до центра галактики"
--
Если так, то разные участки эллипса находятся на разном расстоянии от центра галактики. А эллипс вращается с одной скоростью целиком.

33
Teddy92 · 25-04-2019

Колебания окружности. Первая гармоника по углу - эллипс. Источник колебаний, волн - возмущения от окружения. Поэтому теория волн.

34
nick_s110 · 25-04-2019

Гришин_С_Г (18), "Пока не найдут непротиворечивого толкования баров все фантазии про рукава не стоят выеденного яйца."
--
Согласен)

35
nick_s110 · 25-04-2019

Версия:
- Вещество истекает из вращающихся по окружности концов бара и движется к краям галактики.
- Тангенциальная к окружности составляющая скорости сохраняется, радиальная уменьшается. Угловая скорость тоже уменьшается.
- Вместе с веществом истекают звезды. Параллельно звезды образуются в среде истекшего вещества.
- В результате получаем рукава.
- Поскольку концов у бара (источников) два, постольку и рукавов тоже два.
- Ближе к краям галактики плотность вещества в рукавах уменьшается, звездообразование замедляется.
Соответственно:
- Звезды не двигаются по окружности. Они двигаются по спирали.
- Вещество формирующее тело галактики (и звезды) образуется в центре самой галактики.
Как то так ))
Это в примитиве. Не касаясь динамической структуры самих рукавов.

36
Teddy92 · 25-04-2019

Нет. Там же померяно. Звезды в массе движутся примерно по окружности. И рукавов может быть больше двух.

37
Гришин_С_Г158 · 25-04-2019

(С) звезды, расположенные ближе к центру, движутся быстрее, чем звезды, расположенные у края диска. (С)
Что значит "движутся быстрее"? Угловая или линейная скорость больше?
И второй важнейший вопрос: "Что раскрутило галактику - центральная причина или внешние силы?"

38
Teddy92 · 26-04-2019

В данном контексте угловая, конечно.
.
А что раскручивает вихри в турбулентном потоке? Распределение момента вращения по стохастическим причинам. В определенном месте частицы более-менее выравниваются по характеристикам. В данном случае - по моменту вращения.

39
viktorchibis92 · 26-04-2019

А меня интересует более глобальный вопрос. Галактики (звезды, газ) вращаются, при этом центростремительная гравитационная сила притяжения компенсируется центробежной силой вращения, что обеспечивает определенную стабильность галактик.
Галактики в скоплениях галактик тоже, надо полагать, вращаются относительно центра масс скопления галактик, обеспечивая относительную стабильность скоплений галактик. Межгалактические нити газа (феломенты), соединяющие отдельные галактики в скоплении галактик, тоже, надо думать, вращаются вместе с галактиками. А вот нити газа (феломенты), соединяющие скопления галактик (если таковые существуют), что они при этом «делают»? Наматываются на скопления галактик?

40
Maha81 · 26-04-2019

Галактики являются частью филаментов и поэтому, наблюдая общее обращение галактик вокруг центров галактических скоплений, можно представлять себе "наматывание" филаментов как шерстяных нитей на клубок. Однако, филаменты -- это лишь такие уплотнения вселенского газа, естественным образом принимающим уплощенные, а затем и вытянутые в нити формы. Уплощение дисков галактик и появление в них рукавов по этим же причинам происходит, с поправкой на относительно большую величину вращения вещества в галактиках по сравнению с крупноячеистой структурой филаментов. Спиральные рукава тоже как бы "наматываются" на диски галактик, будучи всего лишь местами некоторого уплотнения газа, лежащего в вытянутых гравитационных ложбинах, продавливаемых в пространстве самим этим спиралевидным уплотнением газа. Филаменты тоже отмечают в пространстве Вселенной положение сети, состоящей из гравитационных удлиненных ложбин (филаментов), широких низин (блинов) и глубоких провалов (узлов), -- различных форм гравитационных прогибов пространства.
Поскольку прогибы пространства соответствуут скоплениям вещества в них, то и сами их геометрические формы могут выглядеть "намотанными" как шерсть на клубок.

41
viktorchibis92 · 26-04-2019

Maha, спасибо за «возврат» к галактике, там получается та же картина. Подходящая нить межгалактического газа (гравитационная ложбина), как бы скользит по вращающейся галактике. То же самое происходит, по всей видимости, и с нитями газа, соединяющими скопления галактик между собой.

42
Maha81 · 26-04-2019

viktorchibis, nick_s давал ссылку на "Спиральная галактика ngc 1512". Там как раз проходит эта самая газовая нить поперек галактики.
Спасибо, nick_s. Чудесная галактика. О многом можно поразмыслить, глядя на ее замысловатое устройство: и что такое бар, и что такое спиральные рукава, и что такое кольца вокруг галактик, и где там и как распределена ТМ.

43
Teddy92 · 26-04-2019

Если принять теорию БВ, то времени для наматывания недостаточно. Особенно в части филаментов.
.
А вот по теории плазменной космогонии, которая первая предсказала существование филаментов и ячеек - войдов, филаменты это межгалактические токи в магнитной "оплетке".

44
viktorchibis92 · 26-04-2019

Teddy, а филоменты подходят к галактикам с какой стороны, с полюсов или в плоскости галактик?

45
viktorchibis92 · 26-04-2019

Жалко, Teddy уехал на юга и не ответил на мой вопрос, а дело принципиальное.
Может кто в курсе данной морфологии взаимного расположения галактик и филоментов?

46
Starlight107 · 26-04-2019

Viktorchibis, я сам не видал, но, думаю, филаменты могут вливаться в галактики с совершенно произвольных сторон. Пример - возвращающиеся в нашу Ъгалактику некогда "сбежавшие" из нее газовые потоки. Они тупо обрушиваются на диск МП без всякой закономерности, в различных местах плоскости диска. Считаю, что и с торца ровно такие же газовые потоки возвращаются, но их пока не открыли вследствие трудности наблюдений. ЯТД, разумеется.

47
Starlight107 · 26-04-2019

... с "торца" - ну Вы поняли :-)

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!