вторник, 20 ноября 2012 г.

Новая сущность. Часть 17. Спиральные ветви Галактики. Кольцевая структура


    Федор Дергачев
  
    После предыдущей части я хотел поставить точку и завершить данное Интернет-исследование «Послесловием». Но, просматривая присланные моим единомышленником Nikkro материалы, решил в качестве иллюстрации к рассуждениям о новой сущности поместить полемическую статью Andrew W. Telow 2005 года.
    Конечно, у автора статьи – свои догадки и приоритеты, отличающиеся от моих. Но значительный накопленный им банк аномалий спиральных ветвей галактик делает его моим несомненным союзником. А приведенные в статье факты и фотографии являются заслуживающим внимания материалом для размышлений о возможном действии новой сущности в соответствующих галактиках.

    Спиральная структура Галактики и эволюция спиральных систем

    Andrew W. Telow. 25 июля 2005 года

     Содержание:

    •      Спиральные ветви Галактики. Кольцевая структура
    •      Расширение спиральных ветвей
    •      Кривые вращения. Свидетельство расширения
    •      Кратные спирали различного масштаба и возраста
    •      Стадии расширения спиралей
    •      Рукав Ориона. Загадка отсутствия градиента возрастов
    •      Двойные и тройные рукава
    •      Гипотеза напоследок: эллиптические «спиральные ветви»

    Спиральные ветви Галактики. Кольцевая структура

    «Форма и даже число рукавов в Галактике остаются неизвестными. По скоплениям, ассоциациям, областям HII удается проследить три вытянутые области, именуемые рукавами Стрельца, Персея и Ориона. (Также выделяется внутренний «рукав Киля», объединяемый некоторыми авторами с рукавом Стрельца).
    
  

    По наблюдениям скоростей HI неоднократно строились схемы спиральных ветвей, которые, однако, плохо совпадали с известными рукавами. Положение каждой наблюдаемой точки относительно центра Галактики определялось исходя из лучевых скоростей в предположении кругового движения нейтрального водорода. Эти неудачи, скорее всего, связаны с игнорированием радиальных скоростей объектов, населяющих спиральные ветви, о чем я скажу чуть позже.
    На рисунке представлена одна из множества попыток построения схемы водородных рукавов [Ф. Керр, 1970]; результат в большой степени зависит от принятой кривой вращения и весьма чувствителен к отклонениям скоростей водорода от круговых. Единой и общепризнанной схемы водородных рукавов не существует.
    Приведенная Ефремовым [Ефремов Ю.Н., 1989: «Очаги звездообразования в галактиках: Звездные комплексы и спиральные рукава». М.: Наука, рис. 64 на с. 173] схема молекулярных облаков демонстрирует скорее половину широкого кольца, нежели часть развитой двухрукавной спирали, как ее интерпретируют.
    Если совместить эту схему с ее центрально-симметричным отображением, вид кольцевой структуры станет еще нагляднее.
    Внутренний край кольца (в верхней части схемы) соответствует известному «расширяющемуся рукаву в Стрельце», или «четырехкилопарсековому рукаву». Во внутренней области между этим рукавом и центром Галактики наблюдается дефицит не только молекулярного, как следует из этой схемы, но и нейтрального водорода, и областей HII.
    Отсутствие внутри радиуса в 4 кпк гигантских зон HII также видно на следующей схеме.
    Таким образом, структура Галактики более напоминает структуру кольцевых галактик Hoag [Объект ХогаPGC 54559 - Ф.Д.] и NGC 7742, нежели привычные развитые спирали. 

Hoag

«Галактика Хога (Hoag's galaxy)». «На снимке - необычная галактика (или две?) - внешнее кольцо содержит молодые голубые звезды, внутренний шарик - красные, престарелые...» 

NGC 7742
    В кольцах этих галактик заметна спиральная структура: образования, напоминающие «шпуры» обычных спиралей или отрезки спиралей фрагментарных галактик, пересекают кольца под некоторым углом.
    Сходство структуры Галактики и NGC 7742 усиливается тем, что у той и другой существуют внешние кольца. В случае NGC 7742 это видно непосредственно на фотографии: вокруг яркого и плотного кольца видны остатки втрое большего по диаметру, очевидно, более старого и частично рассеявшегося кольца. (Кстати, не заметно искажений внешней структуры, что лишний раз опровергает представления о том, что формирование новых структур в галактиках имеет причиной внешнее влияние). У Галактики также обнаружено внешнее кольцо, также примерно втрое большего диаметра, лежащее в одной плоскости с современным диском и спиральными рукавами. Кольцо, в отличие от обычных спиральных рукавов, населено старыми звездами, распределение которых по всему кольцу довольно равномерное [«Science». 2003. V.299. №5604. P.183].
    Авторы открытия полагают, как того требует современная мода, что кольцо вокруг Галактики образовано в результате разрушения малой системы при близком прохождении.
    Однако вызывают сомнения два обстоятельства.
    Первое - совпадение плоскости кольца и современного диска, что само по себе должно быть редкостным явлением при подобных обстоятельствах.
    Второе - ближайшие спутники Галактики (Магеллановы Облака, карликовые галактики в Малой Медведице и Драконе, удаленные шаровые скопления, Магелланов Поток) располагаются в плоскости почти перпендикулярной диску. Едва ли в результате прохождения одного из членов этой системы могло образоваться кольцо, концентричное диску и лежащее в одной с ним плоскости: скорости звезд этого объекта должны были быть направлены перпендикулярно, и в результате разрушения объекта образовался бы хвост под некоторым и значительным углом к современному диску. Прохождение «сторонней» галактики, не принадлежавшей к Магеллановой системе спутников, вызвало бы искажение или даже разрушение последней.
    Впрочем, гипотеза о внегалактическом происхождении кольца не получила всеобщего и единодушного признания. А.Фергюсон (A.Ferguson; Гронингенский университет, Нидерланды) не исключает, что оно может оказаться очень далеким спиральным рукавом. (В свое время Девис считал, что известные «высокоскоростные облака HI», занимающие в пространстве промежуточное положение между диском Галактики и Магеллановой системой, являются продолжением искривленных рукавов.)
    Поэтому более вероятно, что Галактика действительно содержит две плоских концентричных системы, имеющие различный возраст. (На самом деле существует еще одна довольно плоская система, в которую входят Магеллановы Облака, галактики Малой Медведицы и Дракона, шаровые скопления, Магелланов Поток HI, а также звезды типа RR Lyr, находящиеся в пространстве между Галактикой и Облаками. Однако эта система почти перпендикулярна плоскости современного диска, как и в случае известного «кольца Арпа» вокруг галактики М 81 и некоторых галактик, имеющих такие же «полярные» кольца или системы спутников, расположенных вблизи малой оси галактик, на которые обращал внимание тот же Арп.)
    Это предположение весьма правдоподобно, поскольку известны примеры «многоярусных» галактик Линдблада, в которых сосуществуют две или три системы спиралей, не являющихся продолжением одна другой и, следовательно, возникших независимо друг от друга. Также в пользу этого предположения свидетельствует пример галактики М 38, имеющей выраженную двухрукавную структуру в центральной области и сложную многорукавную структуру на периферии, не связанную с внутренними рукавами. Этот пример является переходным от галактик grand design к многорукавным и фрагментарным.
    Также, вероятно, существует даже большее, нежели с чисто кольцевыми галактиками, сходство структуры Галактики и объекта ESO 269-57.

Галактика ESO 269-57
    Сходство усиливается при обработке изображения: увеличении яркости, повороте и растяжении (для компенсации наклона к лучу зрения) - волею случая совпали даже выдающиеся наружу шпуры справа и слева. 

  
    Если структура ветвей Галактики такая же, то расширяющийся «четырехкилопарсековый» рукав в Стрельце представляет собой внутренний отрезок другой ветви — как на приведенной фотографии ESO 269-57.
    Как уже было сказано, между этим рукавом и центром Галактики практически нет ни нейтрального водорода, ни молекулярных облаков. Также нет других свидетельств существования спиральных ветвей, в частности, крупных областей HII. Ветви ESO 269-57 также не являются продолжением и не соединяются с внутренней кольцеобразной структурой (в которой есть признаки спиральности, как и в большинстве колец). «Расширяющийся рукав HI» в Стрельце расположен на расстоянии 4 кпк от галактического центра (отсюда его второе название) и удаляется от него со скоростью ~135 км/с. Таким образом, удаление «четырехкилопарсекового» рукава от центра Галактики свидетельствует о расширении спиральной структуры в целом.

    В галактике М 106 существует внешняя система спиральных ветвей, не связанных с внутренними и втрое превосходящих их по размерам, заметная на более глубоких фотографиях, и явно лежащая в другой плоскости.

Галактика М 106
    В отличие от ярких ветвей, имеющих голубой цвет ввиду происходящего в них в настоящее время звездообразования, эти более старые ветви имеют желтый цвет (о чем не следует судить по цветным фотографиям, это - колориметрические данные!), а их население имеет возраст несколько сотен миллионов лет (хотя эти ветви видны в ультрафиолете - см. следующий рисунок)».  (Andrew W. Telow «Спиральная структура Галактики и эволюция спиральных систем». 25 июля 2005 года). 


    [Последние изменения внесены 13 февраля 2014 года

    «Новая сущность». Часть 18. «Свидетельство расширения спиральных ветвей». http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/11/18.html

2 комментария:

  1. Спиральная галактика NGC 922 оказалась кольцеобразной

    "Галактика NGC 922 по форме напоминает то ли колесо со спицами, то ли большую и круглую мишень со следами от случайного попадания в центре. Собственно говоря, её так и называют: кольцеобразная.

    Нетрудно догадаться, что естественной такая форма быть не может. Другая галактика, 2MASXI J0224301-244443, несмотря на свою малость и массивность самой NGC 922, смогла оказать на неё при столкновении столь мощное воздействие, что ядро NGC 922 практически перестало существовать в своём первоначальном виде.

    Особо яркое «кольцо» из звёзд, окружающее район прохождения галактики-карлика, обязано своим происхождением мощной вспышке звездообразования в точке, где газ из карликовой галактики смешался с газом из галактического гиганта и спровоцировал массовое появление новых молодых и ярких светил. Кроме того, на снимках заметно розовое кольцо горячего ионизированного газа, окружающее по периметру NGC 922: это ещё один след столкновения.

    NGC 922 расположена в созвездии Печи, так далеко от нас, что её свет шёл к Земле 145 млн лет. Долгое время она считалась вполне заурядной спиральной галактикой. Как такое возможно при подобном внешнем виде? Увы, аппаратура, которой мы располагаем сегодня, не всегда совершенна. И ещё менее совершенной она была вчера. Лишь нынешним широкоугольным камерам высокого разрешения WFC2 и WFC3 космического телескопа «Хаббл» удалось обнаружить на окраинах NGC 922 характерное кольцо из молодых и ярких звёзд, считающееся отличительным признаком кольцеобразных галактик. Серия дополнительных наблюдений при помощи «Хаббла» и космического рентгеновского аппарата «Чандра» (в областях, находящихся вне поля зрения «Хаббла»), позволила найти второго участника этого столкновения галактических масштабов.

    Карликовая галактика 2MASXI J0224301-244443 сильно удалена от NGC 922. Судя по скорости и расстоянию между ними, столкновение случилось 330 млн лет назад, когда на Земле был каменноугольный период. 2MASXI J0224301-244443 прошла чуть в стороне от ядра мишени — по крайней мере именно на это указывает то, что кольцо из молодых звёзд вокруг NGC 922 несколько ярче и плотнее с одной стороны и тусклее и разрежённее — с другой". (07 декабря 2012 года, 19:08). http://science.compulenta.ru/726496/

    Небольшой видеоматериал о столкновении: "Hubblecast 60 - Galaxy Collision of NGC 922" http://www.youtube.com/watch?v=VdXcJkSaslU

    "Hubble Telescope Reveals Galaxy NGC 922 Collided With Smaller Galaxy 330 Million Years Ago" (06 December 2012). http://www.quantumday.com/2012/12/hubble-telescope-reveals-galaxy-ngc-922.html

    ОтветитьУдалить
  2. Возвращаясь к объекту Хога

    "...Пару лет назад, мы опубликовали исследование загадочной кольцевой галактики - Объекта Хога. Результат прямо просился для научно-популярной заметки, но я поленился даже написать новость на страничку обсерватории. Мотивируя тем, что во-первых, хотя выводы в основном основана на данных наблюдений 6-м телескопа, но я всего-лишь второй автор статьи. А во-вторых, в 2011 уже писал там про наш каталог полярных колец. Типа "не очень скромно по два раза вылезать", при том, что у нас хорошо, когда 5-6 новостей в год набирается…
    Написал об этом только в своем ЖЖ (" Объект Хога: доказательство холодной аккреции") , неожиданно выиграв этим в конкурсе научно-популярных блогов. Конечно, в отчет обсерватории вошло и в диссер. Но кто их читает?

    После мы с моими израильскими коллегами подали заявку на наблюдения галактики в нейтральном водороде с помощью Вестерборской системы радиотелескопов (Westerbork Synthesis Radio Telescope - WSRT). Наблюдения прошли успешно, но, на мой взгляд, результаты выглядели весьма скромно, пространственное разрешение маловато - газовое кольцо выглядит прямоугольным. Анализ данных подтвердил наше предположение о том, что кольцо хорошо срелаксировавашее, лишь снаружи небольшой изгиб, а внутри все согласуется с моими измерениями по ионизованному газу. Подтвердили, что сформировалась оно не раньше, чем 1-2 млрд. лет назад, остатков внешнего реликтового филамента не нашли, хотя на пределе чувствительности вдали от Объекта Хога нащупали пару облаков HI…

    В общем, довольно рядовая работа, во всяком случае, в сравнении с предыдущей, действительно "прорывной". Но статья получает восторженный отзыв рецензента (замечаний куда меньше, чем к предыдущей, в основном стилистика).

    Не успели мы еще поправить текст, как наш голландский соавтор-радиастроном присылает нам вариант заметки в институтский " Astron Daily Image". Кстати, он на третьем месте в статье, но в отличие от меня, его это не смущает - раз на телескопе WSRT получен результат, он должен быть прорекламирован.

    И как только наша статья принимается к печати (заодно выложили в arXiv.org: "HI in HO: Hoag's object revisited"), появляется новостная заметка на сайте Нидерландского астрономического института: http://www.astron.nl/dailyimage/main.php?date=20130725

    Выдержано в восторженном стиле (цитаты из Наполеона и тд), хотя результат вполне рутинный..." (2013-07-26, 15:32:00). http://moisav.livejournal.com/165281.html

    Из комментариев: "Радиус газового кольца у этого объекта - около 23 кпк - внешний диаметр по звездам и ионизованному газу, в нейтральном водороде еще больше - около 35 килопарсек. То есть наша Галактика (ее яркие части) легко поместится внутри кольца".

    Также об объекте Хога - "Структура и эволюция галактик" (А.В. Моисеев) https://docs.google.com/file/d/0B4I3G_ww5ivoU1JIWFJzYjdVY2M/edit , стр. 107-114

    ОтветитьУдалить