Спиралните галактики несъмнено са една от най-красивите структури във Вселената. При един модел спиралната структура се създава от вълни със спирална плътност. В друго, те са предизвикани от приливни и взаимодействия. Именно този подход е изследван в нова книга от Добс и др., Приета за публикуване в „Месечните известия“ на Кралското астрономическо общество. По-конкретно, авторите се опитаха да използват моделиране на приливни сили, за да пресъздадат структурата на спиралните рамена на голямата спирална конструкция, M51.
За да моделират взаимодействието, те започнаха с модел на обикновена галактика с разпределение на масата (счупена на диск, издутина и ореол), подобна на тази за M51. Първоначалната им галактика първоначално е била без спираловидна структура, но „гравитационни нестабилности в звездите [Забележка: за разлика от галактическия газ. Не в отделни звезди.] Произвеждат многоръкава ”и лепкава спирала (известна като флокулентна спирала). Тази флокулентна природа е предсказана за първи път в документ от 1964 г. от Toomre и оттогава е симулирана многократно. След това екипът на Добс представи точков източник, който представя по-малката галактика (NGC 5195) по орбиталните параметри, получени от предишни симулации на Теис и Спинекер през 2003 г.
За първите 60 милиона години значителна нова структура не е доказателство. Дискът показа известно смущение поради приближаващия спътник, но не се появи нова спирална структура. Въпреки това, на 120 милиона години от началото на симулацията, намеци за спирално рамо от страната на най-близката до спътника галактика започват да се оформят и до 180 милиона години две изразени спирални рамена „голям дизайн“ доминират над лицето на галактиката , обхващаща над 15 000 светлинни години.
Но ръцете бяха твърде добри, за да издържат. С 240 милиона години оръжията се простират само до 6500 светлинни години, тъй като гравитационните сили от придружителя изглежда овладяват газа на галактиката, докато тя се дърпа наоколо в орбитата си. С 300 милиона години спиралните рамена отново нараснаха и двойката изглежда забележително подобна на сегашното състояние на системата M51 / NGC 5195.
Авторите отбелязват няколко характеристики, които тяхната симулация има общо с наблюдаваната галактика. От страната, където спътникът за първи път се приближи до галактиката, те отбелязват „кик“ в едната ръка (обозначен като A в изображение вляво). Друго сходство е разцепване на една от спиралните рамена, въпреки че отново точното позициониране е различно (обозначено с B).
Друго сравнение, което авторите направиха, беше със силните страни (или амплитудата) на различни модели на раменете (1 рамо, 2 рамо, 3 рамо и т.н. ...) във времето. Те откриха, че двете въоръжени модели са най-преобладаващи, но от механиката те установиха, че има основни по-висши въоръжени структури, които никога не се овладяват напълно. Тези по-високи въоръжени модели обаче дойдоха близо към силата на 2-раменната спирала. Авторите отбелязват, че това е в съответствие с констатациите на наблюденията на друга група, изучаваща М51, в труд, който все още не е подготвен за публикуване.
Съществуват обаче и някои разлики. От симулирания М51 се издигаше газ, който няма съпоставка в реалните наблюдения (етикет С). Действителните наблюдения показват големи количества газ пред придружаващата галактика, които не присъстват в еднаква степен в симулацията (обозначена с D). И накрая, реалните наблюдения показват забележимо сплескване на ръцете на M51 най-близо до другаря. Отново тези не се появяват в симулацията. Авторите предполагат, че несъответствията могат да се дължат на прекалено опростеното моделиране на NGC 5195 като точков източник вместо на разширено тяло или на малки разлики в първоначалните параметри в сравнение с действителната система.
Дори и с тези различия авторите предполагат, че тяхното моделиране на взаимодействието показва, че спиралната структура, поне в този случай, е най-вероятно резултат от взаимодействието на приливите и отливите на M51 от NGC 5195. Те също така отбелязват, че вълните на спиралната плътност са вероятни не виновникът, тъй като други проучвания не са успели да определят последователна „скорост на образец“ за галактиката (скоростта на шарката е ъгловата скорост, с която ръцете биха се въртели, ако се разглеждат като съгласувана структура). Вместо това наблюденията показаха, че оръжията трябва да имат различна скорост на шаблона при различни радиуси.
Въпреки че работата им не предполага това всичко спиралната структура се формира от приливни взаимодействия с придружители, тази работа прави сериозен случай за възможността в много галактики, които биха имали такива спътници и специфични за M51. Нещо повече, симулациите разкриват също, че тези прилично предизвикани оръжия са временно явление. Тъй като нямат фиксирана скорост, те ще бавно се навива и докато взаимодействието напредва, галактиките ще бъдат допълнително изкривени и в крайна сметка ще се слеят.
(Благодаря на Клер Добс за разрешението да възпроизвежда изображения от хартията, както и разяснения в няколко точки.)
