Почему наша галактика имеет форму спирали? | Наука

Вопрос очень интересный и очень актуальный для исследований, которые мы проводим. Понимание того, почему галактики имеют такую ​​форму и как их структура связана с их формированием и эволюцией, является фундаментальной частью моего исследования. Важно, чтобы вы знали, что то, что наша галактика спиральная, не является редкостью, есть много таких, которые имеют очень похожую форму. На самом деле, большинство галактик представляют собой спирали. Такие свойства, как масса, окружающая среда или возраст Вселенной, влияют на то, будет ли это число выше или ниже. Мы делим галактики на два типа: эллиптические и спиральные. Когда Вселенная была моложе, доля спиральных галактик была намного выше, чем сейчас, когда Вселенная старше, поскольку галактики становятся эллиптическими в результате внутренних процессов, которые мы называем вековыми. Кроме того, чем меньше галактики, тем более вероятно, что они спиральные, а не эллиптические.

Чтобы понять, почему они имеют такую ​​форму, вы должны знать, что галактика состоит из звезд, газовых и пылевых облаков и темной материи. Мы можем рассматривать этот состав как жидкость, то есть галактики ведут себя как жидкость. Если у нас есть частицы с начальной скоростью вращения и гравитационная потенциальная яма, то физика жидкости вызывает генерацию вращающегося диска точно так же, как когда мы открываем кран, вода падает в канализацию, описывая круги, или когда мы удаляем пену из чашке кофе часто образуются спиралевидные структуры). Действие гравитации и сохранение углового момента делают всю материю плоской, и формируется очень конечный диск, который сохраняет это вращение. Когда галактики развиваются и становятся больше, эта скорость вращения теряется из-за движений трения. Тогда начинают преобладать случайные скорости и галактики становятся более эллиптическими, что искажает упорядоченное движение. Столкновения между галактиками, которые происходят относительно часто, также разрушают спиральную форму галактик. Эллиптические галактики обычно старые и уже перестали образовывать звезды, а спиральные галактики также обычно еще содержат много молодых звезд и даже продолжают формировать новые звезды, как в Млечном Пути.

Чем меньше галактики, тем более вероятно, что они спиральные, а не эллиптические.

Спиральная галактика очень сплющена, ее привилегированное измерение — это размер диска, в котором содержится большинство звезд. В этом диске могут быть или не быть спиральные рукава. Спиральные рукава – это области, в которых плотность звезд больше, и это работает как волны возмущения, звезды, которые приходят сзади, сталкиваются и накапливаются, что делает спиральные рукава все больше и больше (именно в рукавах образуется больше звезд). . Спиральные галактики могут иметь выпуклость в центре, которая имеет более сферическую форму и почти всегда содержит более старое звездное население; У них также может быть перемычка, когда спиральные рукава не совсем достигают центра галактики, но между ними и центром есть структура, имеющая форму перемычки. Существует много исследований о том, почему возникают перемычки и какое значение они имеют для эволюции галактик, но это все еще открытый фронт исследований.

Кроме того, спиральные галактики имеют гало, похожее на сферу, в которой находятся широко разбросанные звезды с более случайными скоростями, чем в остальной части галактики в диске. И, конечно же, компонент темной материи. Все галактики формируются в ореолах темной материи, которую мы не смогли наблюдать, хотя и смогли обнаружить. То, как была обнаружена темная материя, было связано с тем, что скорость вращения, которую мы наблюдаем в самых отдаленных частях галактик, больше, чем она была бы, если бы темной материи не существовало. Этот факт был обнаружен американский астрофизик Вера Рубин.

Млечный Путь имеет выпуклость, гало и темную материю, и вполне возможно, что у него есть полоса, хотя мы не совсем уверены. И у него есть пять спиральных рукавов, в одном из которых, совсем снаружи, находится наша Солнечная система.

Хелена Домингес Санчес доктор астрофизики и научный сотрудник Института космических наук (ICE-CSIC, Барселона).

Вопрос отправлен по электронной почте от Ной Мартинес Гарсия

мы отвечаем еженедельная научная консультация, спонсируемая Доктор Фонд Энтони Стив и программа L’Oréal-Юнеско «Для женщин в науке», который отвечает на вопросы читателей о науке и технике. Это ученые и технологи, партнеры AMIT (Ассоциация женщин-исследователей и технологов), которые отвечают на эти вопросы. Присылайте свои вопросы на [email protected] или в Твиттере #weanswer.

Координация и написание: Виктория Булл