Эволюция дисковых галактик31.01.2016 11:37

Астрофизик Ольга Сильченко о звездообразовании, моделировании галактик и аккреции внешнего холодного газа

Образовать дисковую галактику очень просто. Теоретики мучились с самых первых шагов в моделировании галактик в 70-х годах, потому что, какую галактику они ни пытались образовать, у них всегда получалась дисковая. Это связано с тем, что дисковые галактики быстро вращаются, вся кинетическая энергия звезд и газа сосредоточена в упорядоченном круговом вращении, а вращение — это неотъемлемая часть любых образований, конгломератов вещества во Вселенной. Это происходит потому, что во Вселенной этих конгломератов вещества много, и, когда один клубок газа пролетает мимо другого, он раскручивает его приливным гравитационным воздействием. Такие внешние приливные эффекты приводят к тому, что вращается абсолютно все: облака газа, галактики, которые образуются из этих облаков газа. Поэтому, когда еще не учитывали темную материю при формировании галактик, а просто брали газовое облако, сжимали его и образовывались звезды, все равно получалась дисковая галактика, потому что отнять вращение у сгустков газа было очень трудно. Поэтому сгустки оседали в диск, там формировались звезды, и получался звездный диск, который быстро и хорошо вращался. Большинство близких галактик во Вселенной — это дисковые галактики.

Когда стали смотреть на детали модельных галактик, выяснилось, что модельные галактики совсем не похожи на реальные. Если говорить о чисто физических механизмах, то это проблема момента: поначалу считали, что момент динамическим трением должен отниматься, но тогда получались совсем компактные галактики. Реальные диски значительно больше. Тогда перестали отнимать момент у газа совсем. Тем не менее то, что получается из газа, аккрецирующего в экваториальную плоскость темного гало, не вполне похоже на реальные дисковые галактики.

В ближней Вселенной наблюдается очень много совсем тонких звездных дисков. Если мы посмотрим на нашу Галактику, то у нас есть как толстый диск (очень старый, возрастом 10–12 миллиардов лет), так и тонкий, тоже немолодой. Самым старым объектам тонкого диска нашей Галактики порядка 8 миллиардов лет. Восемь миллиардов лет — это красное смещение единицы, момент, когда во Вселенной в большом количестве вылупились галактики, отвечающие морфологической схеме Хаббла. Это галактики с современной морфологией, 80% из них — дисковые. Все последние 8 миллиардов лет тонкий диск нашей Галактики продолжал оставаться тонким. Это загадка, которую теоретики разрешить пока не могут.