إن المجرات اللولبية هي بلا شك واحدة من أجمل الهياكل في الكون. تحت نموذج واحد ، يتم إنشاء الهيكل اللولبي بواسطة موجات كثافة لولبية. في حالة أخرى ، يتم تحفيزها بواسطة تفاعلات المد والجزر. هذا هو النهج الذي تم استكشافه في ورقة جديدة كتبها دوبس وآخرون ، مقبولة للنشر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. على وجه التحديد ، حاول المؤلفون استخدام نمذجة قوى المد والجزر لإعادة إنشاء هيكل الأذرع الحلزونية على لولب التصميم الكبير ، M51.
لنمذجة التفاعل ، بدأوا بنموذج لمجرة بسيطة مع توزيع شامل (مقسم إلى قرص وانتفاخ وهالة) مشابه لتلك الخاصة بـ M51. كانت مجرتهم الأولية خالية في البداية من التركيب الحلزوني ، ولكن "عدم استقرار الجاذبية في النجوم [ملاحظة: على عكس غاز المجرة. ليس في النجوم الفردية.] ينتج هيكلًا حلزونيًا متعدد الأسلحة ومرقع (يعرف باسم اللولب المتلبد). تم توقع هذه الطبيعة المتقلبة لأول مرة في ورقة 1964 من قبل Toomre وتم محاكاةها عدة مرات منذ ذلك الحين. ثم قدم فريق دوبس مصدرًا نقطيًا لتمثيل المجرة الأصغر (NGC 5195) على طول المعلمات المدارية المستمدة من المحاكاة السابقة ل Theis و Spinneker في عام 2003.
لأول 60 مليون سنة ، لم يكن الهيكل الجديد الهام دليلاً. أظهر القرص بعض الاضطراب بسبب الرفيق المقترب ، ولكن لم يظهر هيكل حلزوني جديد. ومع ذلك ، وبحلول 120 مليون سنة من بداية المحاكاة ، بدأت تلميحات الذراع اللولبية على جانب المجرة الأقرب إلى الرفيق تتشكل وبحلول 180 مليون سنة ، ذراعان حلزونيان "تصميم كبير" يسيطران على وجه المجرة تمتد على 15000 سنة ضوئية.
لكن الأسلحة كانت جيدة للغاية لتدوم. وبحلول 240 مليون سنة ، تمتد الذراعين فقط إلى 6500 سنة ضوئية فقط حيث يبدو أن قوى الجاذبية من الرفيق ترعى غاز المجرة أثناء سحبها في مدارها. بحلول 300 مليون سنة ، نمت الأذرع الحلزونية مرة أخرى ويبدو الزوج مشابهًا بشكل ملحوظ للحالة الحالية لنظام M51 / NGC 5195.
لاحظ المؤلفون العديد من الميزات التي تشبهها المحاكاة مع المجرة المرصودة. على الجانب الذي اقترب فيه الرفيق من المجرة لأول مرة ، لاحظوا "شبكًا" في ذراع واحدة (تحمل التسمية A في الصورة إلى اليسار). تشابه آخر هو تقسيم أحد الأذرع الحلزونية على الرغم من اختلاف الموضع الدقيق (المسمى B).
كانت المقارنة الأخرى التي قام بها المؤلفون هي نقاط القوة (أو السعة) لأنماط الذراع المختلفة (ذراع واحدة ، ذراعان ، 3 ذراع ، إلخ ...) بمرور الوقت. ووجدوا أن النموذجين المسلحين كانا الأكثر انتشارًا ، ولكن من خلال الميكانيكا ، فقد توصلوا إلى وجود هياكل مسلحة أعلى أساسية لم يسيطر عليها بالكامل. ومع ذلك ، جاءت هذه الأنماط المسلحة أعلى أغلق لقوة اللولب 2 ذراع. لاحظ المؤلفون أن هذا يتفق مع نتائج المراقبة لمجموعة أخرى تدرس M51 في عمل لم يتم إعداده للنشر بعد.
ومع ذلك ، هناك أيضًا بعض الاختلافات. عمود غاز ممتد من M51 المحاكي الذي ليس له نظير في الملاحظات الفعلية (المسمى C). تُظهر الملاحظات الفعلية كميات كبيرة من الغاز أمام المجرة المصاحبة والتي لا توجد بنفس الدرجة في المحاكاة (المسماة D). أخيرًا ، تظهر الملاحظات الحقيقية تسطيحًا ملحوظًا لأذرع M51 الأقرب إلى الرفيق. مرة أخرى ، هذه لا تظهر في المحاكاة. يقترح المؤلفون أن التناقضات قد تكون بسبب النمذجة المفرطة في التبسيط لـ NGC 5195 كمصدر نقطي بدلاً من الجسم الممتد ، أو اختلافات طفيفة في المعلمات الأولية عند مقارنتها بالنظام الفعلي.
حتى مع هذه الاختلافات ، يقترح المؤلفون أن نمذجة التفاعل تظهر أن التركيب الحلزوني ، على الأقل في هذه الحالة ، هو على الأرجح نتيجة تفاعل المد والجزر على M51 بواسطة NGC 5195. كما يلاحظون أيضًا أن موجات الكثافة اللولبية مرجحة ليس الجاني لأن الدراسات الأخرى لم تكن قادرة على تحديد "سرعة نمط" ثابتة للمجرة (سرعة النمط هي السرعة الزاوية التي تدور بها الذراعين إذا تم النظر إليها على أنها هيكل متماسك). بدلاً من ذلك ، أظهرت الملاحظات أن الأذرع يجب أن يكون لها سرعات نمط مختلفة عند نصف قطر مختلف.
على الرغم من أن عملهم لا يوحي بذلك الكل يتكون الهيكل الحلزوني من خلال تفاعلات المد والجزر مع الصحابة ، وهذا العمل يجعل حجة قوية للإمكانية في العديد من المجرات التي سيكون لها مثل هذه الصحابة و M51 على وجه التحديد. علاوة على ذلك ، تكشف عمليات المحاكاة أيضًا أن هذه الأسلحة التي يسببها المد هي ظاهرة مؤقتة. لأنهم ليس لديهم سرعة ثابتة ، هم إرادة تنتهي ببطء ، ومع تقدم التفاعل ، ستتشوه المجرات أكثر وتندمج في النهاية.
(شكرًا لكلير دوبس للحصول على إذن بإعادة إنتاج صور من الورقة بالإضافة إلى توضيح حول بضع نقاط).
