Кольцевые галактики бывают двух видов – с ядром в кольце и без ядра. На рис. 1 приведены три кольцевые галактики, открытые Б. А. Воронцовым-Вельяминовым – одна со слегка эксцентричным ядром и две без ядра.
Рис. 1.
На рис.2 показано фото галактики с сильно эксцентричным ядром, открытой Герцогом .
Рис. 2.
Снимки галактик на рисунках 1 и 2 получены в наземных обсерваториях. В последние годы в связи с развитием внеатмосферной астрономии коллекция снимков кольцевых галактик пополнилась высококачественными фотографиями этих объектов. На рис. 3 приведен снимок кольцевой галактики AM 0644-741 с эксцентричным ядром, полученный на Космическом телескопе Хаббл.
Рис. 3
И, наконец, на рис. 4 представлен снимок кольцевой галактики Cartwheel (Колесо телеги).
Рис. 4
Рис. 4 (скопирован из публикации в Интернет: Andrew W. Telow,
«Спиральная структура галактики и эволюция спиральных систем.»)
В последние годы стало модным многие необычные формы галактик объяснять столкновением галактик. В частности, форму кольцевых галактик также объясняют столкновениями. Вот некоторые из высказываний, подтверждающих эту тенденцию (приношу извинения за анонимность текстов; высказывания взяты из публикаций в Интернете, автор которых не был указан):
«Когда относительно небольшая галактика пролетает сквозь центральную область спиральной галактики, гравитационное ударное воздействие превращает спиральный узор в простое кольцо. В известной мере это напоминает падение камня в пруд, порождающее кольцеобразные волны -- круги на воде.»
«Столкновение двух галактик случайно привело к образованию галактики Колесо Телеги.»
«Кольцевые галактики - особенно впечатляющий пример того, как столкновения галактик могут изменить их структуру и, кроме того, инициировать рождение новых звезд. Они появляются при специфическом столкновении, когда одна из галактик ("вторженец") проходит точно через диск второй ("цель").»
Следует признать, что предложенное объяснение не очень убедительно. А что, эксцентричное ядро на снимках 2 и 3 столкновением просто отбито в сторону? А в безъядерных кольцах (рис.1) ядра просто выбиты из галактик как теннисные мячики? Кроме того, во всех случаях, когда качество снимка позволяет различить детали, видно, что между ядром и кольцом протянуты некие связующие образования. Никаких таких связующих образований при «ударном воздействии» возникнуть не может.
Вот теперь, после краткого обзора кольцевых галактик, попытаемся привлечь для объяснения наблюдаемых явлений введенную в предыдущем разделе силу, названную для краткости квазилоренцевой.
Рассмотрим случай, когда диски двух галактик параллельны и галактики движутся параллельными курсами. Если исследуемая (меньшая) галактика находится в позиции 2 (рис. 5), то как видно из рисунка, магнитное поле большей галактики перпендикулярно плоскости диска меньшей галактики.
Рис. 5
Под действием квазилоренцевой силы и сил гравитационного притяжения частицы газовых облаков придут в движение. На рис.6а показана структура, которая в результате этого возникнет за 200 млн. лет при разности скоростей галактик 3 км/с.
___________________________
Для расчётов была взята галактика со следующими характеристиками.
Галактика спиральная, масса галактики 1043 г, диаметр галактики 2·1022см, Температура, плотность и степень ионизации газовых облаков HI равны соответственно 10o K, 10 см-3, 10-3. Расстояние между галактиками порядка среднего расстояния для скопления с диаметром 5 Мпк и числом галактик в скоплении, равным 130. Это обусловливает напряжённость магнитного поля 1,4·10-20Э. При расчёте траекторий пробных частиц учитывалось, что галактика окружена сферическим гало, диаметр которого в 6 раз больше диаметра диска галактики, а масса на порядок больше массы светящегося диска. Распределение массы по объёму гало подбиралось так, чтобы кривые вращения галактики соответствовали наблюдениям.
___________________________
Чёрные линии – траектории пробных частиц, лежащие в плоскости диска галактики. Контур диска показан красным; чёрные точки на контуре – начальное положение пробных частиц. Точки на траекториях рассчитаны через равные промежутки времени. Участки, где точки расположены редко, частицы проскакивают быстро, а где они лежат сплошь, там скопление газа. Вследствие этого за 200 млн. лет образуется плотное газовое кольцо (рис.6б). В выделенной цветом области (рис.6б) движение частиц газа происходит со скоростью ~100 км/с – такова линейная скорость вращения края диска галактики. Движение газа в выделенном кольце будет турбулентным. Это приведёт к флуктуациям плотности и ускорит процесс звездообразования. Образуется кольцевая галактика с ядром в центре, состоящим из старых звёзд, и с кольцом из молодых голубых звёзд, очень напоминающая известное «Колесо телеги» (рис.7). Внутри кольца траектории быстро летящих пробных частиц создадут «вуаль», имитирующую спицы колеса.
Рис. 6
Рис. 7
При несовпадающих скоростях идущих параллельными курсами галактик начинается дрейф газового кольца, тем более быстрый, чем больше разность в скоростях галактик. На рис.8 показан дрейф кольца при разности скоростей галактик 3 км/с. Из- за дрейфа кольца на фотографиях галактик ядро всегда будет смещено в большей или меньшей степени.
Рис. 8
Замечание 1 Следует ожидать ещё один эффект. Пока галактика движется в перпендикулярном магнитном поле, будет продолжаться транспортировка частиц газа от края диска в более отдалённые области, а значит возникновение новых газовых колец. Непрерывно возникающие кольца дрейфуют. В кольце, возникшем первым, процесс звездообразования может уже пройти, а в последнем ещё не начаться. При этом будут наблюдаться два или более колец: более эксцентричное будет состоять из звёзд, менее эксцентричные – из газа. Описанное явление можно увидеть на снимке галактики Hoag (рис. 4а), и особенно на снимке кольцевой галактики AM 0644-741 (рис. 3). Возможно, что этот процесс приведёт к образованию дополнительных спиралей галактики.
Замечание 2 Проверочные расчёты показали, что необычные структуры возникают из газа облаков HI только в том случае, когда квазилоренцева и гравитационная силы соизмеримы по порядку величины. Именно такая ситуация имеет место по контуру диска галактики. Материалом для создания структур служат, скорее всего, облака гало, непосредственно прилегающие к светящемуся диску. По этой причине совершенно несущественно, какого типа галактика будет впоследствии являться ядром кольцевой галактики. Для галактики «Колесо телеги», например, в ядре просматривается спиральная структура (рис.4). В других случаях ядром может оказаться дисковая галактика, либо галактика какого-то другого типа.
Таким образом, используя представление о квазилоренцевой силе, удаётся с единых позиций объяснить все наблюдаемые структуры кольцевых галактик.
Это интересно
+1
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Ответы на детские вопросы про "Лунную Афёру"
(1)
kauperwud
,
28.02.2022
20240420125541