http://subscribe.ru/group/klub-lyubitelej-kosmosa/12845727/

 

Объяснение необычных структур галактик

Введение квазилоренцевой силы в рассмотрение процессов, протекающих на краю галактики, позволило объяснить следующие явления:

  1. Кольцевые галактики с ядром и без ядра;
  2. Наличие внешних и внутренних полярных колец у некоторых галактик;
  3. Чрезвычайную редкость  внешних полярных колец галактик и  распространённость внутренних полярных колец  галактик;
  4. Изогнутость профиля спиральных галактик в виде интеграла.

Экзотические структуры галактики возникают при движении галактики сквозь внешнее магнитное поле. Вид структур зависит от угла между вектором скорости галактики и направлением магнитного поля, а таже от напряжённости магнитного поля и скорости движения галактики относительно магнитного поля. Более подробно проиллюстрируем это на примере кольцевых галактик. 

На рис.1 схематически представлено движение двух галактик с параллельными осями вращения. Магнитное поле более массивной галактики имеет квадрупольную структуру.

Рис. 1

Меньшая галактика последовательно проходит позиции  1, 2 и 3.  В позициях 1 и 2  галактика движется параллельно силовым линиям магнитного поля, а в позиции 2 – перпендикулярно силовым линиям. На каждом из этих трёх этапов под воздействием магнитного поля большой галактики у меньшей галактики могут формироваться некоторые специфические детали.

Если  исследуемая (меньшая) галактика находится в позиции 2, то как видно из рисунка, магнитное поле большей галактики перпендикулярно плоскости диска меньшей галактики. Под действием квазилоренцевой силы и сил гравитационного притяжения частицы газовых облаков придут в движение. На рис.2а  показана структура, которая в результате этого возникнет за 200 млн. лет при разности скоростей галактик 3 км/с.

 

 

 

 

Рис. 2

 

___________________________

Замечание. Для расчётов была взята галактика со следующими характеристиками.

Галактика спиральная, масса галактики 1043 г,  диаметр галактики 2·1022см, Температура, плотность и степень ионизации газовых облаков HI равны соответственно 10o K, 10 см-3, 10-3. Расстояние между галактиками порядка среднего расстояния для скопления с диаметром 5 Мпк и числом галактик в скоплении, равным 130. Это обусловливает напряжённость магнитного поля 1,4·10-20Э.  При расчёте траекторий пробных частиц учитывалось, что галактика окружена сферическим гало, диаметр которого в 6 раз больше диаметра диска галактики, а масса на порядок больше массы светящегося диска. Распределение массы по объёму гало подбиралось так, чтобы кривые вращения галактики соответствовали наблюдениям. Чёрные линии – траектории пробных частиц, лежащие в плоскости диска галактики. Контур диска показан красным; чёрные точки на контуре – начальное положение пробных частиц. Точки на траекториях рассчитаны через равные промежутки времени. Участки, где точки расположены редко, частицы проскакивают быстро, а где они лежат сплошь, там скопление газа. Вследствие этого за 200 млн. лет образуется плотное газовое кольцо (рис.2б). В выделенной цветом области (рис.2б) движение частиц газа происходит со скоростью ~100 км/стакова линейная скорость вращения края диска галактики. Движение газа в выделенном кольце будет турбулентным.  Это приведёт к флуктуациям плотности и ускорит процесс звездообразования. Образуется  кольцевая галактика с ядром в центре, состоящим из старых звёзд, и с кольцом из молодых голубых звёзд, очень напоминающая известное «Колесо телеги» (рис.3). Внутри кольца траектории быстро летящих пробных частиц создадут «вуаль», имитирующую спицы колеса.

___________________________

 

 

 

Рис.3

 

При несовпадающих скоростях идущих параллельными курсами галактик происходит дрейф газового кольца, тем более быстрый, чем больше разность в скоростях галактик. На рис.4 показан дрейф кольца при разности скоростей галактик 3 км/с. Из- за дрейфа кольца на фотографиях галактик  ядро всегда будет смещено в большей или меньшей степени.

 

 

Рис. 4

 

Замечание 1  Следует ожидать ещё один эффект. Пока галактика движется в перпендикулярном магнитном поле, будет продолжаться транспортировка частиц газа от края диска в более отдалённые области, а значит возникновение новых газовых колец.  Непрерывно возникающие кольца дрейфуют. В кольце, возникшем первым, процесс звездообразования может уже пройти, а в последнем ещё не начаться. При этом будут наблюдаться два или более колец: более эксцентричное будет состоять из звёзд, менее эксцентричные – из газа. Описанное явление можно увидеть на снимке галактики  AM 0644-741  (рис.5). Возможно, что этот процесс приведёт к образованию дополнительных спиралей галактики.

 

 

Рис. 5

 

 

Замечание 2  Проверочные расчёты показали, что необычные структуры возникают из газа облаков HI только в том случае, когда квазилоренцева и гравитационная силы соизмеримы по порядку величины. Именно такая ситуация имеет место по контуру диска галактики. Материалом для создания структур служат, скорее всего, облака гало, непосредственно прилегающие к светящемуся диску. По этой причине совершенно несущественно, какого типа галактика будет впоследствии являться ядром кольцевой галактики. Для галактики «Колесо телеги», например, в ядре просматривается  спиральная структура. В других случаях ядром может оказаться дисковая галактика, либо галактика какого-то другого типа.

 

Таким образом, используя представление о квазилоренцевой силе, удаётся с единых позиций объяснить все наблюдаемые структуры кольцевых галактик. С помощью этой силы удалось объяснить возникновение экзотических форм галактик, приведенных на фотографиях рис.6 слева.

Рис. 6

 

Нам с В.М.Антоновым  удалось также объяснить наличие у галактики отходящей ветви, многократно меняющей знак кривизны (рис.7).

 

 

Рис. 7

 

В принципе, также возможно объяснение того, как возникают в центральной области спиральной галактики  по разному ориентированные внутренние полярные звёздные кольца.