Спіральні галактики, безперечно, є однією з найкрасивіших структур у Всесвіті. За однією моделлю спіральна структура створюється хвилями спіральної щільності. В іншому вони викликані припливними взаємодіями. Саме такий підхід досліджено у новій роботі Доббса та ін., Прийнятої для публікації у щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства. Зокрема, автори намагалися використовувати моделювання припливних сил для відтворення структури спіральних кронштейнів на грандіозній конструкції спіралі M51.
Для моделювання взаємодії вони почали з моделі простої галактики з розподілом маси (розбитою на диск, опуклість і ореол), подібною до моделі M51. Їх початкова галактика спочатку не мала спіральної структури, але "гравітаційні нестабільності в зірках [Примітка: на відміну від галактичного газу. Не в окремих зірках.] Створюють багатозброєну ”і плямисту спіральну структуру (відому як флокулентна спіраль). Ця флокулентна природа вперше була передбачена в документі 1964 року Томром і з того часу була модельована багато разів. Потім команда Доббса представила точкове джерело для зображення меншої галактики (NGC 5195) вздовж орбітальних параметрів, отриманих попередніми моделюваннями Теїса та Спіннекера в 2003 році.
Протягом перших 60 мільйонів років значна нова структура не була свідченням. Диск показав деяке збурення через наближення супутника, але нової спіральної структури не виникло. Однак через 120 мільйонів років від початку моделювання натяки на спіральну руку на стороні галактики, найближчій до супутника, починають формуватися, а через 180 мільйонів років два обличчя спіралі «грандіозного дизайну» домінують над обличчям галактики , що охоплює понад 15 000 світлових років.
Але руки були занадто гарними, щоб тривати. За 240 мільйонів років озброєння розтягується лише до 6500 світлових років, оскільки гравітаційні сили супутника, схоже, врятують газ галактики, коли вона тягнеться навколо своєї орбіти. За 300 мільйонів років спіральні рукоятки знову виросли, і пара виглядає надзвичайно схоже на сучасний стан системи M51 / NGC 5195.
Автори відзначають кілька особливостей, що їх моделювання має спільне із спостережуваною галактикою. На тому боці, де супутник вперше наблизився до галактики, вони відзначають «перегин» в одній руці (позначений як A на зображенні ліворуч). Інша схожість - це розщеплення однієї із спіральних кронштейнів, хоча, знову ж таки, точне розташування відрізняється (мічено B).
Ще одне порівняння, яке проводили автори, полягало в силі (або амплітуді) різних моделей озброєнь (1 рука, 2 кронштейн, 3 кронштейн тощо). Вони з’ясували, що два збройні структури є найбільш переважаючими, але, з механіки, вони визначили, що існують основні вищі збройні структури, які ніколи не повністю завоювали. Однак ці вищі збройні зразки все-таки прийшли закрити до міцності спіралі 2 рукавів. Автори відзначають, що це узгоджується з результатами спостережень іншої групи, що вивчає M51, у роботі, яку ще не підготували до публікації.
Однак є і деякі відмінності. Шлейф газу поширювався від модельованого М51, який не має аналогів у фактичних спостереженнях (маркований С). Фактичні спостереження показують велику кількість газу перед супутньою галактикою, яка не є однаковою мірою в моделюванні (з міткою D). Нарешті, реальні спостереження показують помітне сплющення рук M51, найближчих до супутника. Знову ж таки, вони не з'являються в моделюванні. Автори припускають, що розбіжності можуть бути пов’язані із надто спрощеним моделюванням NGC 5195 як точкового джерела замість розширеного тіла, або незначними відмінностями у вихідних параметрах порівняно з фактичною системою.
Навіть маючи ці відмінності, автори припускають, що їх моделювання взаємодії показує, що спіральна структура, принаймні в цьому випадку, є, швидше за все, результатом припливної взаємодії на M51 NGC 5195. Вони також відзначають, що хвилі щільності спіралі ймовірно ні винуватець, оскільки в інших дослідженнях не вдалося визначити послідовну "швидкість візерунка" для галактики (швидкість візерунка - це кутова швидкість, з якою зброя обертається, якщо розглядати її як цілісну структуру). Натомість спостереження показали, що зброя повинна мати різну швидкість малюнка на різних радіусах.
Хоча їхня робота цього не підказує всі спіральна структура формується припливними взаємодіями з супутниками, ця робота дає вагомий випадок для можливості в багатьох галактиках, які мали б таких супутників і M51 конкретно. Крім того, симуляції також виявляють, що ці охайні зброї є тимчасовим явищем. Оскільки у них немає фіксованої швидкості, вони буде повільно звиваються і в міру просування взаємодії галактики будуть ще більше спотворюватися і з часом зливаються.
(Дякую Клер Доббс за дозвіл на відтворення зображень з паперу, а також пояснення в кількох пунктах.)
