גלקסיות ספירלה הן ללא ספק אחד המבנים היפים ביקום. תחת מודל אחד, מבנה ספיראלי נוצר על ידי גלי צפיפות ספירלה. באחרת הם נגרמים על ידי אינטראקציות גאות ושפל. זו גישה זו שנחקרת במאמר חדש של דובס ואח ', שהתקבל לפרסום בהודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה. באופן ספציפי, ניסו המחברים להשתמש במודלים של כוחות הגאות והשפל כדי ליצור מחדש את מבנה זרועות הספירלה בספירלה העיצובית הגדולה, M51.
כדי לדגמן את האינטראקציה, הם התחילו במודל של גלקסיה פשוטה עם התפלגות המונים (שנפרצה לדיסק, בליטה והילה) דומה לזו של M51. הגלקסיה הראשונית שלהם הייתה בתחילה נקייה ממבנה ספיראלי, אך "חוסר יציבות כבידה בכוכבים [הערה: בניגוד לגז הגלקטי. לא בכוכבים בודדים.] מייצרים מבנה ספיראלי רב-חמוש "ומדבק" (הידוע כספירלה עוקצנית). אופי נמרץ זה נחזה לראשונה במאמר משנת 1964 על ידי Toomre, והדומה פעמים רבות מאז. הצוות של דובס הציג אז מקור נקודתי שייצג את הגלקסיה הקטנה יותר (NGC 5195) לאורך פרמטרי מסלול הנגזרים על ידי הדמיות קודמות של Theis ו- Spinneker בשנת 2003.
במשך 60 מיליון השנים הראשונות, מבנה חדש ומשמעותי לא היה עדות לכך. הדיסק הראה הפרעה מסוימת בגלל בן הזוג המתקרב, אך לא נוצר מבנה ספיראלי חדש. עם זאת, ב -120 מיליון שנה מתחילת הסימולציה, רמזים לזרוע ספירלית בצד הגלקסיה הקרובה ביותר ללוויה מתחילים להיווצר וב -180 מיליון שנה, שני זרועות ספירלה בולטות "עיצוביות מפוארות" חולשות על פני הגלקסיה , המשתרע על פני 15,000 שנות אור.
אבל הזרועות היו טובות מדי כדי להחזיק מעמד. עד 240 מיליון שנה, הנשק נמתח רק ל 6,500 שנות אור בלבד, מכיוון שכוחות הכבידה של בן הזוג נראים כאילו הם רועים את הגז של הגלקסיה כשהוא נמשך במסלולו. ב -300 מיליון שנה זרועות הספירלה גדלו שוב והזוג נראה דומה להפליא למצב הנוכחי של מערכת M51 / NGC 5195.
המחברים מציינים כי מספר תכונות משותפות לסימולציה שלהם עם הגלקסיה שנצפתה. בצד בו בן הזוג התקרב לראשונה לגלקסיה הם מבחינים ב"קינק "בזרוע אחת (שכותרתו A בתמונה משמאל). דמיון נוסף הוא פיצול של אחת מזרועות הספירלה אם כי שוב, המיקום המדויק הוא שונה (שכותרתו B).
השוואה נוספת שביצעו המחברים הייתה לחוזקות (או משרעת) של דפוסי זרוע שונים (1 זרוע, 2 זרועות, 3 זרועות וכו '...) לאורך זמן. הם גילו ששני הדפוסים המזוינים היו השלטים ביותר, אך מהמכניקה הם קבעו שישנם מבנים חמושים גבוהים יותר שלעולם לא השתלטו באופן מלא. עם זאת, דפוסים חמושים גבוהים אלה אכן הגיעו סגור לחוזק ספירלת 2 הזרועות. המחברים מציינים כי הדבר עולה בקנה אחד עם הממצאים התצפיתיים של קבוצה אחרת שחוקרת M51 בעבודה שטרם הייתה מוכנה לפרסום.
עם זאת, ישנם גם כמה הבדלים. פלומת גז המוארכת מה- M51 המדומה, שאין לה מקבילה לתצפיות בפועל (שכותרתה C). תצפיות בפועל מראות כמויות גדולות של גז מול גלקסיית המלווה שאינן קיימות באותה מידה בסימולציה (שכותרתה D). לבסוף, תצפיות אמיתיות מראות על שיטוט בזרועות M51 הקרוב ביותר לוויה. שוב, אלה אינם מופיעים בסימולציה. המחברים טוענים כי אי-התאמות נובעת מהמודלים הפשטניים יתר של NGC 5195 כמקור נקודה במקום גוף מורחב, או הבדלים קלים בפרמטרים הראשוניים בהשוואה למערכת בפועל.
אפילו עם הבדלים אלה, המחברים מציעים כי דוגמנותם לאינטראקציה מראה כי מבנה ספיראלי, לפחות במקרה זה, הוא ככל הנראה תוצאה של האינטראקציה הגאות והשפל ב- M51 על ידי NGC 5195. הם גם מציינים כי סביר להניח כי גלי צפיפות ספירלה עשויים להיות לא האשם מכיוון שמחקרים אחרים לא הצליחו לקבוע "מהירות תבנית" עקבית עבור הגלקסיה (מהירות התבנית היא המהירות הזוויתית בה הזרועות היו מסתובבות אם רואים בהן מבנה קוהרנטי). במקום זאת, תצפיות הראו כי לזרועות צריך להיות מהירויות דפוס שונות ברדיוסים שונים.
למרות שעבודתם אינה מרמזת על כך את כל מבנה ספיראלי נוצר על ידי אינטראקציות גאות ושעות עם מלווים, עבודה זו מהווה מקרה חזק לאפשרות בגלקסיות רבות שיהיו לווידים כאלה ו- M51 בפרט. יתר על כן, ההדמיות מגלות כי זרועות אלה המושרות בזמן הן תופעה זמנית. מכיוון שאין להם מהירות קבועה, הם יהיה לאט לאט להתפתח וככל שמתקדם האינטראקציה, הגלקסיות יעוותו עוד יותר ובסופו של דבר יתמזגו.
(תודה לקלייר דובס על ההרשאה לשחזור תמונות מהעיתון וכן הבהרה בכמה נקודות.)
