渦巻銀河と円盤銀河

渦巻銀河と円盤銀河は、扁平で回転によって支持されるシステムであり、ガスに富む円盤には活発な星形成と特徴的な渦状腕が見られます。

Definition

渦巻銀河と円盤銀河は、扁平で回転によって支持される恒星とガスの円盤が支配的な銀河であり、しばしば渦状腕や中央の棒状構造を示し、ガス冷却によって継続的な星形成が維持されています。

Scope

このトピックでは、銀河円盤の構造、密度波理論を含む渦状腕の起源と性質、円盤銀河における棒状構造の役割、タリー・フィッシャー関係によって表される光度と回転速度の関係、および円盤と星形成の関連性について扱います。

Core questions

• 銀河円盤の力学構造はどのようなものですか？
• 渦状腕は何によって生成され、それらは長寿命のパターンですか、それとも一時的な特徴ですか？
• 棒状構造は円盤銀河の進化にどのように影響しますか？
• タリー・フィッシャー関係は、渦巻銀河の回転と光度をどのように結びつけていますか？

Key theories

渦状腕の密度波理論

LinとShuは、渦状腕は固定された物質構造ではなく、恒星とガスが通過する長寿命の密度波であると提唱し、差動回転にもかかわらず腕が持続するメカニズムを説明しました。

タリー・フィッシャー関係

渦巻銀河の光度とその回転速度の間には密接な相関があり、これは距離指標としてだけでなく、円盤内の輝く物質とダークマターの関係を制約するものです。

棒状構造駆動の円盤進化

恒星の棒状構造は角運動量を再分配し、ガスを中央に集め、擬似バルジを形成することがあり、円盤銀河の永年進化の主要な駆動力となっています。

Clinical relevance

天の川銀河のような円盤銀河は、現在の星形成の主要な場であり、タリー・フィッシャー関係は銀河系外距離尺度における重要なツールであり、円盤のダークマター含有量を調査する手段でもあります。

History

差動回転にもかかわらず渦状腕が持続するという、いわゆる巻きつき問題は、LinとShuによる1964年の密度波理論の動機となりました。1977年のタリー・フィッシャー関係は、円盤に強力な距離指標を与え、その後の数値シミュレーションは、棒状構造と一時的な腕の役割を明らかにしました。

Key figures

• Chia-Chiao Lin
• Frank Shu
• Brent Tully
• Alar Toomre

Seminal works

• linshu1964
• tully1977
• binney2008

Frequently asked questions

銀河が差動回転するなら、なぜ渦状腕は巻きつかないのですか？

密度波理論は、腕を恒星やガスよりもゆっくりと回転する波のパターンとして扱うことで、この巻きつき問題を解決します。恒星やガスは腕に永久に固定されるのではなく、腕の中を流れていきます。

すべての渦巻銀河は棒状構造を持っていますか？

いいえ、しかしかなりの割合の銀河が持っています。天の川銀河も棒状構造を持っており、調査によると、近くの円盤銀河の約半分から3分の2が棒状構造を示しており、その割合は波長と定義によって異なります。