Le galassie a spirale sono senza dubbio una delle strutture più belle dell'universo. Sotto un modello, la struttura a spirale è creata da onde a densità di spirale. In un altro, sono indotti da interazioni di marea. È questo approccio che viene esplorato in un nuovo articolo di Dobbs et al., Accettato per la pubblicazione nelle comunicazioni mensili della Royal Astronomical Society. In particolare, gli autori hanno tentato di utilizzare la modellazione delle forze di marea per ricreare la struttura dei bracci a spirale sulla spirale del grande disegno, M51.
Per modellare l'interazione, hanno iniziato con un modello di una semplice galassia con una distribuzione di massa (rotta in un disco, rigonfiamento e alone) simile a quella per M51. La loro galassia iniziale era inizialmente priva di struttura a spirale, ma "instabilità gravitazionali nelle stelle [Nota: al contrario del gas galattico. Non nelle singole stelle.] Producono una struttura a spirale multi-armata ”e irregolare (nota come spirale flocculante). Questa natura flocculante è stata inizialmente prevista in un articolo del 1964 da Toomre ed è stata simulata numerose volte da allora. Il team di Dobbs ha quindi introdotto una fonte puntuale per rappresentare la galassia più piccola (NGC 5195) lungo i parametri orbitali derivati da precedenti simulazioni di Theis e Spinneker nel 2003.
Per i primi 60 milioni di anni, una nuova struttura significativa non è stata una prova. Il disco mostrò alcune perturbazioni dovute all'avvicinarsi della compagna, ma non sorse alcuna nuova struttura a spirale. Tuttavia, a 120 milioni di anni dall'inizio della simulazione, iniziano a formarsi i suggerimenti di un braccio a spirale sul lato della galassia più vicino al compagno e di 180 milioni di anni, due bracci a spirale pronunciati "di grande design" dominano la faccia della galassia , che copre oltre 15.000 anni luce.
Ma le braccia erano troppo belle per durare. Di 240 milioni di anni, le braccia si estendono fino a soli 6.500 anni luce mentre le forze gravitazionali del compagno sembrano guidare il gas della galassia mentre viene trascinato nella sua orbita. Di 300 milioni di anni, i bracci a spirale sono cresciuti di nuovo e la coppia sembra notevolmente simile allo stato attuale del sistema M51 / NGC 5195.
Gli autori notano diverse caratteristiche che la loro simulazione ha in comune con la galassia osservata. Sul lato in cui il compagno si è avvicinato per la prima volta alla galassia, notano un "nodo" in un braccio (etichettato come A nell'immagine a sinistra). Un'altra somiglianza è una divisione di uno dei bracci a spirale sebbene, ancora una volta, il posizionamento esatto sia diverso (etichettato B).
Un altro confronto che gli autori hanno fatto è stato sui punti di forza (o ampiezza) di vari schemi di braccio (1 braccio, 2 braccio, 3 braccio, ecc ...) nel tempo. Scoprirono che i due modelli armati erano i più predominanti, ma dai meccanici, decisero che vi erano sottostanti strutture armate superiori che non si impadronirono mai del tutto. Tuttavia, questi modelli armati superiori sono arrivati vicino alla forza della spirale a 2 bracci. Gli autori osservano che ciò è coerente con i risultati osservativi di un altro gruppo che studia M51 in un'opera che deve ancora essere preparata per la pubblicazione.
Tuttavia, ci sono anche alcune differenze. Un pennacchio di gas esteso dall'M51 simulato che non ha controparte nelle osservazioni effettive (etichettato C). Le osservazioni effettive mostrano grandi quantità di gas di fronte alla galassia compagna che non sono presenti allo stesso grado nella simulazione (etichettata D). Infine, le osservazioni reali mostrano un evidente appiattimento delle braccia dell'M51 più vicino al compagno. Ancora una volta, questi non compaiono nella simulazione. Gli autori suggeriscono che le discrepanze potrebbero essere dovute alla modellizzazione eccessivamente semplicistica di NGC 5195 come sorgente punti anziché come corpo esteso, o lievi differenze nei parametri iniziali rispetto al sistema reale.
Anche con queste differenze, gli autori suggeriscono che la loro modellizzazione dell'interazione mostra che la struttura a spirale, almeno in questo caso, è molto probabilmente il risultato dell'interazione delle maree su M51 di NGC 5195. Notano anche che sono probabili onde di densità a spirale non il colpevole in quanto altri studi non sono stati in grado di determinare una "velocità del modello" costante per la galassia (la velocità del modello è la velocità angolare alla quale le braccia ruoterebbero se viste come una struttura coerente). Invece, le osservazioni hanno mostrato che le braccia dovrebbero avere velocità di pattern diverse a raggi diversi.
Anche se il loro lavoro non lo suggerisce tutti la struttura a spirale è formata da interazioni di marea con i compagni, questo lavoro è un valido esempio per la possibilità in molte galassie che avrebbero tali compagni e M51 in particolare. Inoltre, le simulazioni rivelano anche che queste armi indotte in modo ordinato sono un fenomeno temporaneo. Dal momento che non hanno una velocità fissa, loro volere finiscono lentamente e man mano che l'interazione avanza, le galassie saranno ulteriormente distorte e alla fine si fonderanno.
(Grazie a Claire Dobbs per il permesso di riprodurre immagini dalla carta e chiarimenti su alcuni punti.)
