Kierteelliset galaksit ovat epäilemättä yksi maailmankaikkeuden kauneimmista rakenteista. Yhden mallin mukaan spiraalirakenne luodaan spiraalitiheyden aaltojen avulla. Toisessa ne aiheutuvat vuorovaikutuksista. Juuri tätä lähestymistapaa tutkitaan Dobbs et al: n uudessa lehdessä, joka hyväksytään julkaistavaksi kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausitiedoissa. Erityisesti kirjoittajat yrittivät käyttää vuoroveden voimien mallintamista kierrevarsien rakenteen luomiseksi suuressa suunnitteluspiraalissa, M51.
Vuorovaikutuksen mallinntamiseksi he aloittivat malli yksinkertaisesta galaksista, jonka massajakauma (murtunut levyksi, pullistumaksi ja halogeeniksi) oli samanlainen kuin M51: llä. Heidän alkuperäisessä galaksissaan ei alun perin ollut spiraalimaista rakennetta, mutta ”painovoiman epävakautta tähdissä [Huomaa: toisin kuin galaktisen kaasun. Ei yksittäisissä tähtiä.] Tuottaa monivarusteisen ja hajanaisen spiraalirakenteen (tunnetaan nimellä flokkualinen spiraali). Tämän flokkulenttisen luonteen ennusti ensin Toomre vuonna 1964 julkaistussa lehdessä, ja siitä lähtien sitä on simuloitu useita kertoja. Dobbsin joukkue esitteli sitten pistelähteen edustamaan pienempää galaksia (NGC 5195) pitkin kiertorataparametreja, jotka on johdettu Theisin ja Spinnekerin aiemmista simulaatioista vuonna 2003.
Ensimmäisen 60 miljoonan vuoden ajan merkittävä uusi rakenne ei ollut todiste. Levy osoitti häiriötä lähestyvän seuralaisen takia, mutta uutta spiraalirakennetta ei syntynyt. Kuitenkin 120 miljoonan vuoden kuluttua simulaation alkamisesta alkaa muodostua vihjeitä spiraalivarrelle, joka sijaitsee lähimmällä galaksin puolella galaksia, ja 180 miljoonan vuoden kuluttua kaksi lausuttua ”grand design” -kierrevartta hallitsee galaksin pintaa. , ulottuu yli 15 000 valovuotta.
Mutta aseet olivat liian hyviä kestämään. 240 miljoonaan vuoteen mennessä aseet ulottuvat vain 6500 valovuoteen, koska seuralaisen gravitaatiovoimat näyttävät ohjaavan galaksin kaasua, kun se kiertää kiertoradallaan. 300 miljoonalla vuodella spiraalivarret ovat kasvaneet uudelleen ja pari näyttää huomattavasti samanlaiselta kuin M51 / NGC 5195 -järjestelmä.
Kirjoittajat huomauttavat useita piirteitä, joilla heidän simuloinnillaan on yhteistä havaitun galaksin kanssa. Sillä puolella, jolla seuralainen ensimmäistä kertaa lähestyi galaksia, he huomaavat toisessa kädessään olevan "kinkin" (kuvan vasemmalla puolella merkintä A). Toinen samankaltaisuus on yhden spiraalivarren jakaminen, vaikka tarkka sijainti onkin erilainen (merkitty B).
Toinen vertailu, jonka kirjoittajat tekivät, oli eri käsivarren kuvioiden (1 käsi, 2 käsi, 3 käsivarsi jne.) Vahvuuksista (tai amplitudista) ajan myötä. He havaitsivat, että kaksi aseellista mallia oli hallitsevin, mutta mekaniikan perusteella he päättivät, että taustalla olivat korkeammat aseelliset rakenteet, jotka eivät koskaan täysin tarttuneet. Nämä korkeammat aseelliset mallit kuitenkin tulivat kiinni 2-varsi-spiraalin vahvuuteen. Kirjailijat huomauttavat, että tämä on yhdenmukaista M51: tä tutkivan toisen ryhmän havaintojen kanssa, jotka on vielä valmisteltava julkaisemista varten.
On kuitenkin myös joitain eroja. Kaasuvirta, joka ulottui simuloidusta M51: stä, jolla ei ole vastinetta todellisissa havainnoissa (merkitty C). Varsinaiset havainnot osoittavat suuria määriä kaasumäärää seuraamisgalaksin edessä, joita ei ole läsnä samassa määrin simulaatiossa (merkitty D). Viimeiseksi, todelliset havainnot osoittavat, että M51: n aseet ovat huomattavasti tasoittuneet lähinnä seuralaistaan. Jälleen kerran, nämä eivät näy simulaatiossa. Kirjailijoiden mukaan eroavaisuudet saattavat johtua NGC 5195: n liian yksinkertaistetusta mallinnuksesta pistelähteenä laajennetun rungon sijasta tai pienistä eroista alkuperäisissä parametreissa todelliseen järjestelmään verrattuna.
Näidenkin erojen kanssa kirjoittajat väittävät, että heidän vuorovaikutuksen mallinnuksensa osoittaa, että spiraalirakenne, ainakin tässä tapauksessa, on todennäköisimmin NGC 5195: n M51-vuorovaikutuksen seuraus. He huomauttavat myös, että spiraalitiheyden aallot ovat todennäköisiä ei syyllinen, koska muut tutkimukset eivät ole kyenneet määrittelemään galaksin tasaista ”kuvionopeutta” (kuvionopeus on kulmanopeus, jolla varret pyörivät, jos niitä tarkastellaan yhtenäisenä rakenteena). Sen sijaan havainnot osoittivat, että käsivarren tulisi olla erilainen kuvionopeus eri säteillä.
Vaikka heidän työnsä ei viittaa siihen kaikki spiraalirakenne muodostuu vuorovesivuorovaikutuksesta seuralaisten kanssa, tämä työ antaa vahvan perustan mahdollisuudelle monissa galakseissa, joilla olisi sellaisia kumppaneita ja erityisesti M51. Lisäksi simulaatiot paljastavat myös, että nämä vuoroveden aiheuttamat aseet ovat väliaikainen ilmiö. Koska heillä ei ole kiinteää nopeutta, he tahtoa hitaasti lopettaa ja vuorovaikutuksen edetessä galaksit vääristyvät edelleen ja lopulta sulautuvat yhteen.
(Kiitos Claire Dobbsille luvasta toistaa kuvia paperista sekä selvennystä muutamassa kohtaa.)
