Thiên hà xoắn ốc và thiên hà đĩa

Thiên hà xoắn ốc và thiên hà đĩa là các hệ thống dẹt, được hỗ trợ bởi sự quay, với các đĩa giàu khí chứa sự hình thành sao đang diễn ra và các nhánh xoắn ốc đặc trưng.

Definition

Thiên hà xoắn ốc và thiên hà đĩa là các thiên hà bị chi phối bởi một đĩa sao và khí dẹt, được hỗ trợ bởi sự quay, thường hiển thị các nhánh xoắn ốc và đôi khi có một thanh chắn trung tâm, trong đó sự làm mát khí duy trì sự hình thành sao đang diễn ra.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc của các đĩa thiên hà, nguồn gốc và bản chất của các nhánh xoắn ốc bao gồm lý thuyết sóng mật độ, vai trò của các thanh chắn trong các thiên hà đĩa, mối quan hệ giữa độ sáng và tốc độ quay được thể hiện bởi mối quan hệ Tully-Fisher, và mối liên hệ giữa các đĩa và sự hình thành sao.

Core questions

• Cấu trúc động lực học của một đĩa thiên hà là gì?
• Điều gì tạo ra các nhánh xoắn ốc, và chúng là các mô hình tồn tại lâu dài hay các đặc điểm tạm thời?
• Các thanh chắn ảnh hưởng đến sự tiến hóa của các thiên hà đĩa như thế nào?
• Mối quan hệ Tully-Fisher kết nối sự quay của một thiên hà xoắn ốc với độ sáng của nó như thế nào?

Key theories

Lý thuyết sóng mật độ của các nhánh xoắn ốc

Lin và Shu đề xuất rằng các nhánh xoắn ốc là các sóng mật độ tồn tại lâu dài mà qua đó các ngôi sao và khí đi qua, thay vì các cấu trúc vật chất cố định, giải thích cách các nhánh tồn tại bất chấp sự quay vi sai.

Mối quan hệ Tully-Fisher

Một mối tương quan chặt chẽ liên kết độ sáng của một thiên hà xoắn ốc với tốc độ quay của nó, cung cấp cả một chỉ số khoảng cách và một ràng buộc liên quan đến vật chất sáng và vật chất tối trong các đĩa.

Sự tiến hóa đĩa do thanh chắn

Các thanh chắn sao phân phối lại mô men động lượng, dẫn khí về phía trung tâm, và có thể xây dựng các giả phình, khiến chúng trở thành động lực chính của sự tiến hóa thế tục của các thiên hà đĩa.

Clinical relevance

Các thiên hà đĩa như Dải Ngân Hà là những nơi chiếm ưu thế trong việc hình thành sao hiện tại, và mối quan hệ Tully-Fisher đã trở thành một công cụ quan trọng trong thang đo khoảng cách ngoài thiên hà và một công cụ thăm dò hàm lượng vật chất tối của các đĩa.

History

Sự tồn tại dai dẳng của các nhánh xoắn ốc bất chấp sự quay vi sai, cái gọi là vấn đề cuộn xoắn, đã thúc đẩy lý thuyết sóng mật độ của Lin và Shu vào năm 1964. Mối quan hệ Tully-Fisher năm 1977 đã cung cấp cho các đĩa một chỉ số khoảng cách mạnh mẽ, trong khi các mô phỏng số sau này đã làm rõ vai trò của các thanh chắn và các nhánh tạm thời.

Key figures

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

Seminal works

• linshu1964
• tully1977
• binney2008

Frequently asked questions

Nếu các thiên hà quay vi sai, tại sao các nhánh xoắn ốc không bị cuộn lại?

Lý thuyết sóng mật độ giải quyết vấn đề cuộn xoắn này bằng cách coi các nhánh là các mô hình sóng quay chậm hơn các ngôi sao và khí, chúng chảy qua các nhánh thay vì bị khóa vĩnh viễn vào chúng.

Có phải tất cả các thiên hà xoắn ốc đều có thanh chắn không?

Không, nhưng một phần lớn thì có. Dải Ngân Hà có một thanh chắn, và các cuộc khảo sát cho thấy khoảng một nửa đến hai phần ba các thiên hà đĩa gần đó có thanh chắn, tỷ lệ này phụ thuộc vào bước sóng và định nghĩa.