Pytania dotyczące ramion galaktyki spiralnej

Mam 2 pytania dotyczące galaktyk spiralnych.

Po pierwsze, jak powstały ramiona? Dlaczego gwiazdy gromadziłyby się w tych konkretnych obszarach? Po drugie, dlaczego nadal są nienaruszone?

Wewnętrzne części ramion muszą obracać się szybciej niż części zewnętrzne, więc z pewnością zostałyby rozciągnięte, a następnie nie przypominałyby ramion, ale po prostu dysk wokół centrum galaktyki.

W rzeczywistości gwiazdy i mgławice tworzące spiralne ramię są tylko tymczasowo częścią tego spiralnego ramienia. Ramiona spiralne są bardziej jak fale dźwiękowe, w których pojedyncze cząsteczki poruszają się w mniej więcej stacjonarnym położeniu. (Spójrz na przykład na animację fal podłużnych od Dana Russela , czerwone kropki przesuwają się nieco w lewo i w prawo wokół pozycji stacjonarnej). Pył, gaz i gwiazdy przemieszczają się w kierunku do lub od siebie podobnie jak fale podłużne. Tam, gdzie pył, gaz i gwiazdy zbliżają się do siebie (a zatem gęstość rośnie), widać spiralne ramiona, gdy więcej gwiazd jest blisko siebie, zwiększając jasność w tej pozycji w galaktyce.

Ten efekt jest ponadto znacznie zwiększony, ponieważ zwiększona gęstość pyłu i gazu w ramieniu spiralnym powoduje powstawanie protogwiazd. Najjaśniejsze gwiazdy spalają swoją energię tak szybko, że przestaną istnieć nawet przed upływem fali podłużnej (spiralnego ramienia). Te bardzo jasne gwiazdy istnieją tylko przez niewielką część swojego okresu orbitalnego wokół centrum galaktyki i tylko wtedy, gdy znajdują się w ramieniu spiralnym. Znaczna większość gwiazd istnieje znacznie dłużej, ale jest również znacznie ciemniejsza i w niewielkim stopniu przyczynia się do ogólnej jasności galaktyki.

To powoduje, że ramiona spiralne są o wiele jaśniejsze niż reszta dysku, na którym również istnieje wiele gwiazd. Ale trudno to zauważyć, ponieważ są znacznie ciemniejsze.

Oczywiście gwiazdy nie obracają się wokół stabilnej pozycji w galaktyce (jak czerwone kropki w animacji falowej), ale podążają własnymi orbitami wokół centrum galaktyki. Czasami nieco szybciej, a czasem nieco wolniej, w zależności od położenia względem ramion spiralnych.

Ponieważ ramiona spiralne są falami, nie ma znaczenia, że ​​gwiazdy blisko centrum poruszają się szybciej niż gwiazdy na krawędzi. Oznacza to po prostu, że będą one częścią ramienia spiralnego na krótszy okres czasu.

Aby dodać do doskonałej odpowiedzi Dieudonné, chciałbym powiedzieć, że ramiona spiralne są naprawdę widoczne tylko w niebieskiej części widma (masywne gwiazdy wydają się niebieskie i krótkotrwałe), podczas gdy w zakresach fal podczerwonych, na przykład, ramiona spiralne pojawiają się jedynie jako łagodne nadmierne zagęszczenia wynoszące 10–20%.

Niektóre galaktyki mają wyraźne uzwojenie ramion przez prawie 360 lub więcej ( spirale wielkiego projektu ), ale większość ramion spirali jest znacznie krótsza i mniej wyraźna. Wiele galaktyk w rzeczywistości ma tylko tak zwane kłaczkowate ramiona spiralne, które wyglądają jak krótkie kawałki ramion spiralnych w całej galaktyce, ale których nie można połączyć w jeden duży spójny wzór spiralny.$^\circ$

Sytuacja Mlecznego nie jest tak jasna, ponieważ nie mamy zewnętrznego widoku, a pomiar dokładnych odległości do obiektów w Drodze Mlecznej jest niezwykle trudny. Mamy nadzieję, że satelita Gaia ESA da nam dokładniejszy obraz.