Исследование дисковых галактик проливает свет на движения звезд

Астрофизики совершили важный шаг на пути к выяснению таинственного механизма, посредством которого дисковые галактики поддерживают форму своих спиральных рукавов. Их находки свидетельствуют в пользу гипотезы, согласно которой эти спиральные рукава формируются в результате действия волн плотности, создающих спиральный узор при распространении по галактике.

Дисковые галактики, к которым относится и наша галактика Млечный путь, составляют 70 процентов от числа всех известных галактик. Для них характерно наличие спиральных рукавов, однако астрономам остаются неизвестными причины их формирования и сохранения ими формы на протяжении продолжительного времени.

Эта научная проблема может быть проиллюстрирована следующим образом. Звезды в дисковой галактике обращаются вокруг центрального уплотнения, называемого «балджем», при этом звезды, расположенные ближе к центру, движутся быстрее, чем звезды, расположенные у края диска. Однако, если бы спиральные рукава состояли бы из фиксированных групп звезд, то звездам, расположенным у края диска, пришлось бы проходить большую дистанцию, чем звездам, расположенным в середине, чтобы сохранить неизменной спиральную структуру. То есть, этим звездам пришлось бы двигаться быстрее, чем звездам, расположенным у края диска, чтобы оставаться в составе своей группы.

В 1960-х гг. ученые предложили гипотезу «волн плотности» для объяснения этого парадокса. Согласно этой гипотезе, сквозь галактику движутся волны плотности, через которые, в свою очередь, проходят движущиеся по галактике звезды. При приближении к зоне повышенной плотности звезды «затормаживаются», словно автомобили, подъезжающие к длинной дорожной «пробке», в то время как передние звезды покидают «пробку».

В новом исследовании астрономы во главе с Райаном Миллером (Ryan Miller), приглашенным профессором физики Университета Арканзас, нашли подтверждение гипотезе волн плотности, наблюдая звезды, «отставшие» от движения спиральных волн плотности, и звезды, «обгоняющие» движение этих волн. Авторы проанализировали снимки из базы данных NASA/IPAC Extragalactic Database и выяснили, что звезды одного возраста формируют отдельные группы (мини-спиральные рукава). Положение этих групп звезд точно соответствовало прогнозам, сделанным на основании гипотезы волн плотности.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.

Источник