Спиральные и дисковые галактики

Спиральные и дисковые галактики представляют собой сплюснутые, поддерживаемые вращением системы, чьи богатые газом диски являются местом продолжающегося звездообразования и характерных спиральных рукавов.

Definition

Спиральные и дисковые галактики — это галактики, в которых преобладает сплюснутый, поддерживаемый вращением диск из звезд и газа, часто демонстрирующий спиральные рукава и иногда центральный бар, в котором охлаждение газа поддерживает продолжающееся звездообразование.

Scope

Эта тема охватывает структуру галактических дисков, происхождение и природу спиральных рукавов, включая теорию волн плотности, роль баров в дисковых галактиках, связь между светимостью и скоростью вращения, выраженную соотношением Талли-Фишера, а также связь между дисками и звездообразованием.

Core questions

• Какова динамическая структура галактического диска?
• Что порождает спиральные рукава, и являются ли они долгоживущими паттернами или переходными особенностями?
• Как бары влияют на эволюцию дисковых галактик?
• Как соотношение Талли-Фишера связывает вращение спиральной галактики с ее светимостью?

Key theories

Теория волн плотности спиральных рукавов

Лин и Шу предположили, что спиральные рукава представляют собой долгоживущие волны плотности, через которые проходят звезды и газ, а не фиксированные материальные структуры, объясняя, как рукава сохраняются, несмотря на дифференциальное вращение.

Соотношение Талли-Фишера

Тесная корреляция связывает светимость спиральной галактики с ее скоростью вращения, предоставляя как индикатор расстояния, так и ограничение, связывающее светящуюся и темную материю в дисках.

Эволюция диска, обусловленная барами

Звездные бары перераспределяют угловой момент, направляют газ к центру и могут формировать псевдобалджи, что делает их ключевыми факторами секулярной эволюции дисковых галактик.

Clinical relevance

Дисковые галактики, такие как Млечный Путь, являются доминирующими местами современного звездообразования, а соотношение Талли-Фишера служило основным инструментом для определения внегалактических расстояний и исследования содержания темной материи в дисках.

History

Сохранение спиральных рукавов, несмотря на дифференциальное вращение (так называемая проблема намотки), послужило мотивацией для создания теории волн плотности Лина и Шу в 1964 году. Соотношение Талли-Фишера 1977 года предоставило дискам мощный индикатор расстояния, в то время как более поздние численные моделирования прояснили роли баров и переходных рукавов.

Key figures

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

Seminal works

• linshu1964
• tully1977
• binney2008

Frequently asked questions

Если галактики вращаются дифференциально, почему спиральные рукава не наматываются?

Теория волн плотности решает эту проблему намотки, рассматривая рукава как волновые паттерны, которые вращаются медленнее, чем звезды и газ, которые проходят сквозь рукава, а не постоянно заперты в них.

Все ли спиральные галактики имеют бар?

Нет, но значительная их часть имеет. Млечный Путь имеет бар, и исследования показывают, что примерно от половины до двух третей близлежащих дисковых галактик демонстрируют бар, причем доля зависит от длины волны и определения.