Как тогда образуются дискообразные галактики на месте сферических галактических гало? Звезды гало начинают двигаться по орбите или просто сидят на месте?

Астрономы Phys.org обнаружили большое количество кислорода в атмосфере древней звезды

«Такие звезды, как J0815+4729, называются звездами гало », — объяснил астрофизик Калифорнийского университета в Сан-Диего Адам Бургассер, соавтор исследования. «Это связано с их примерно сферическим распределением вокруг Млечного Пути, в отличие от более знакомого плоского диска молодых звезд, включая Солнце».

В Википедии говорится о формировании галактических гало.

Формирование звездных гало происходит естественным образом в модели Вселенной с холодной темной материей, в которой эволюция таких систем, как гало, происходит снизу вверх, что означает, что крупномасштабная структура галактик формируется, начиная с небольших объектов. Ореолы, состоящие как из барионной, так и из темной материи, образуются путем слияния друг с другом. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что образование галактических гало также может быть связано с эффектами повышенной гравитации и наличием первичных черных дыр. Газ от слияний гало идет на формирование центральных галактических компонентов, а звезды и темная материя остаются в галактическом гало.

С другой стороны, считается, что ореол Галактики Млечный Путь происходит от Колбасы Гайя.

«Гало... образуются путем слияния друг с другом» не очень поучительно, но я предполагаю, что это означает, что есть небольшие неоднородности, которые сливаются в более крупные без большого вращения (таким образом, сферические формы). Я полагаю, что часть о Колбасе Гайя означает, что Млечный Путь не является хорошим примером дискообразной галактики, формирующейся в сферическом гало.

Вопросы):

  1. Но как тогда образуются дискообразные галактики на месте сферических гало?
  2. Звезды в гало просто сидят, не вращаясь, или, возможно, медленно ускоряются к гравитационному центру?

Ответы (1)

Ключ к пониманию этого заключается в том, что темная материя и, по сути, звезды не имеют столкновений , тогда как газ является столкновительным .

Формирование структуры

Как написано во второй цитате, структура формируется иерархически, восходящим образом. То есть небольшие ореолы газа и темной материи (ТМ) сначала коллапсируют на малых масштабах, а затем эти ореолы сливаются, образуя более крупные ореолы. Это противоречит тому, что считалось ранее, а именно, что галактики образовались в результате так называемого монолитного коллапса из огромного первичного облака ( Eggen, Lynden-Bell & Sandage 1962 ).

В самых малых масштабах тепловое движение будет стремиться размыть структуру и предотвратить разрушение. Считается, что первые структуры, которые разрушатся, имеют массу 10 5 М ⊙ , но точное значение зависит от ваших предполагаемых начальных условий. Во время коллапса эти облака затем распадаются на звезды.

Бесстолкновительная материя

Поскольку ТМ бесстолкновительна, ей трудно "расслабиться", т.е. осесть в плотную, "вириализованную" структуру: частица ТМ, попадая в совместный потенциал газа и ТМ, будет стремиться пройти насквозь через центр. Однако, поскольку потенциал не статичен, а сжимается, частица не уходит так далеко на другую сторону, и в конце концов ореол DM расслабится (спасибо Питеру Эрвину за то, что он дал мне понять, что я недооценил этот эффект).

То же самое верно и для звезд: конечно, звезды могут столкнуться друг с другом, но вероятность того, что две звезды сблизятся настолько, что это произойдет, ничтожно мала, потому что они так далеко друг от друга.

Столкновительная материя

С газом дело обстоит иначе: в коллапсе преобладает DM (потому что их гораздо больше), но когда газ становится достаточно плотным, гидросилы становятся значительными. Атомы будут сталкиваться, электроны возбуждаются, гасят возбуждение и испускают фотоны, удаляя энергию из системы. Другими словами, газ может охлаждаться .

Формирование диска

Это приводит к тому, что газ в основном сталкивается на дне потенциальной ямы и в конечном итоге оседает в центре гало. Хотя есть способы избавиться от части начального углового момента, он обычно сохраняется достаточно, чтобы сформировать диск, поддерживаемый вращением, с центробежными силами, препятствующими коллапсу в плоскости вращения.

нимб

Первая популяция звезд формируется до того, как диск осядет, и поэтому в потенциале происходят случайные движения. Массивные звезды быстро умирают, оставляя более долгоживущее население с преобладанием дисперсии (в отличие от вращения) относительно маломассивных звезд с низким содержанием металлов, известных как звезды населения II.

То есть звезды в гало не просто «сидят там», а вращаются вокруг галактического центра подобно звездам диска. Однако орбиты совершенно неупорядочены.

Спасибо за быстрый ответ! У меня есть предчувствие, что есть некоторые интересные аспекты популяций с преобладанием дисперсии и ротации, поэтому я думаю, что задам новый вопрос об этом.
«Поскольку ДМ бесколлизионна, ей трудно «расслабиться», т.е. устроиться в плотную, «вириализованную» структуру» — я думаю, вы, возможно, переоцениваете сложность вириализации. Насколько я понимаю, ореолы DM могут вириализироваться, когда они коллапсируют, и временная шкала находится в порядке динамического времени. (И я не уверен, как барионная материя могла вириализироваться быстрее, чем динамическая шкала времени.)
«Частица DM, падающая в комбинированный потенциал газа и DM… достигнет расстояния по другую сторону гало, сравнимого с расстоянием, на котором она начала падать» — но если гало коллапсирует, то потенциал равен изменяется в динамической шкале времени, поэтому частица не вернется на исходное расстояние.
@PeterErwin Да, я думаю, ты прав. После обсуждения с некоторыми коллегами, я думаю, мы пришли к выводу, что насильственные отношения вполне эффективны, порядка нескольких динамических временных масштабов. Конечно, медленнее, чем с барионами, но лишь в несколько раз. Однако после того, как большая часть ореола сформируется, останется часть DM, релаксация которой займет очень много времени.
Вы также правы насчет меняющегося потенциала; частица DM не уйдет так далеко на другую сторону. А газ, с другой стороны, просто столкнется в центре и никуда не денется.
@PeterErwin Я отредактировал, чтобы учесть ваши комментарии. Спасибо!
@pela Насколько я понимаю, смешивание фаз также играет роль, возможно, немного медленнее, чем резкое расслабление. (Например, две изначально соседние частицы DM будут иметь немного разные орбитальные периоды и, таким образом, со временем будут смещаться по фазе. Если потенциал также меняется, то это будет ускоряться.)
@PeterErwin Я думаю, что сильное расслабление, безусловно, является доминирующим процессом коллапса ореола (в принципе, я думаю, что это на самом деле частный случай фазового смешения). Я предполагаю, что «общее» смешение фаз (распространяющееся в фазовом пространстве, как то, о чем вы говорите) может доминировать в более длительных временных масштабах, но, возможно, во время слияний это может быть более важным. Существует также хаотическое смешивание, которое может выбрасывать одни частицы за счет расслабления других, но я не знаю, когда этот процесс наиболее значителен; возможно, между двумя другими…
Как тогда образуются дискообразные галактики на месте сферических галактических гало? Звезды гало начинают двигаться по орбите или просто сидят на месте?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v