Naukowcy z Iowa State University, University of Wisconsin-Madison i IBM Research przeprowadzili zaawansowane badania, które rozpoczęli prawie 10 lat temu. Początkowo koncentrowali się na tym, jak masywne skupiska młodych galaktyk wpływają na orbity gwiazd i tworzą dyski galaktyczne z jasnymi jądrami przechodzącymi do ciemnych krawędzi.
Obecnie grupa jest współautorem nowego artykułu, w którym ich pomysły na temat tworzenia się dysków dotyczą nie tylko młodych galaktyk. To również proces, który jest solidny i uniwersalny we wszystkich rodzajach galaktyk. W końcu dyski galaktyczne są powszechne w galaktykach spiralnych, eliptycznych, karłowatych i niektórych galaktykach nieregularnych.
Jak astrofizycy mogą to wyjaśnić?
Używając realistycznych modeli do śledzenia rozpraszania gwiazd w galaktykach, „Czujemy, że mamy znacznie głębsze zrozumienie procesów fizycznych, które rozwiązują ten kluczowy problem sprzed 50 lat” – powiedział Curtis Struck, profesor fizyki i astronomii na Iowa State University.
Naukowcy odkryli, że impulsy grawitacyjne z masywnych skupisk zmieniają orbity gwiazd. W rezultacie zmienia się ogólny rozkład gwiazd w dysku, a wykładniczy profil jasności jest odbiciem tego nowego rozkładu gwiazd.
Najnowsze modelowanie komputerowe jest zwieńczeniem wielu lat ulepszeń modeli. Wcześniejsze z nich traktowały siły grawitacyjne składników galaktyk bardziej w przybliżeniu, a naukowcy badali mniej przypadków.
Teraz pokazują one, jak gromady gwiazd i skupiska gazów międzygwiazdowych w galaktykach mogą zmieniać orbity pobliskich gwiazd. Niektóre zdarzenia związane z rozpraszaniem gwiazd znacząco zmieniają orbity gwiazd, a nawet przechwytują niektóre gwiazdy w pętle wokół masywnych skupisk, zanim te zdążą uciec do ogólnego przepływu dysku galaktycznego. Wiele innych zjawisk rozpraszających jest mniej potężnych, z mniejszą liczbą rozproszonych gwiazd, a orbity pozostają bardziej kołowe.
„Natura rozproszenia jest bardziej złożona, niż wcześniej rozumieliśmy. Pomimo całej złożoności w małych skalach, nadal daje on średnią do płynnego rozkładu światła w dużych skalach” – powiedział Struck.
Jak wynika z artykułu, modele mówią również coś o czasie potrzebnym do uformowania się tych wykładniczych dysków galaktycznych. Rodzaje skupisk i początkowe gęstości dysków wpływają na szybkość ewolucji, ale nie na ostateczną płynność jasności.
W tym przypadku szybkość jest pojęciem względnym, ponieważ ramy czasowe dla tych procesów wynoszą miliardy lat.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Astronomers model, determine how disk galaxies evolve so smoothly
Stellar scattering and the formation of exponential discs in self-gravitating systems
Źródło: ISU
Na ilustracji: Ilustracja pokazuje, jak dwie przykładowe orbity gwiazd są rozpraszane z prawie kołowych orbit pod wpływem grawitacji masywnych skupisk w galaktykach. W tle widoczna jest typowa, stosunkowo gładka galaktyka spiralna (UGC 12224). Źródło: Ilustracja: Jian Wu, obraz galaktyki z przeglądu SDSS.
