Spiralne galaksije so nedvomno ena najlepših struktur v vesolju. Pod enim modelom spiralno strukturo ustvarjajo spiralni valovi gostote. V drugem jih povzročajo interakcije s plimovanjem. Prav ta pristop je raziskan v novem prispevku Dobbsa in drugih, ki je bil sprejet za objavo v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Avtorji so poskušali uporabiti modeliranje plimskih sil, da bi poustvarili strukturo spiralnih krakov na veliki konstrukcijski spirali, M51.
Za modeliranje interakcije so začeli z modelom preproste galaksije z masno porazdelitvijo (razbito v disk, izboklino in halo), podobno kot pri modelu M51. Njihova začetna galaksija je bila sprva brez spiralne strukture, vendar "gravitacijske nestabilnosti v zvezdah [Opomba: v nasprotju s galaktičnim plinom. Ne v posameznih zvezdah.] Ustvarijo več oboroženo «in zakrknjeno spiralno strukturo (znano kot flokulentna spirala). To cvetočo naravo je Toomre leta 1964 prvič napovedal v prispevku iz leta 1964 in je od takrat že večkrat simulirano. Dobbsova ekipa je nato predstavila točkovni vir, ki bo predstavljal manjšo galaksijo (NGC 5195) vzdolž orbitalnih parametrov, dobljenih s prejšnjimi simulacijami Theisa in Spinnekerja leta 2003.
Prvih 60 milijonov let pomembna nova struktura ni bila dokaz. Disk je pokazal nekaj vznemirjenja zaradi bližajočega se spremljevalca, vendar ni nastala nova spiralna struktura. Vendar pa se v 120 milijonih let od začetka simulacije začnejo tvoriti namigi o spiralni roki na strani galaksije, ki je najbližje spremljevalcu, in 180 milijonov let dve izraziti spiralni roki "velikega oblikovanja" prevladujeta nad obrazom galaksije , ki segajo v več kot 15.000 svetlobnih let.
Toda roke so bile preveč dobre, da bi zdržale. Z 240 milijoni let se orožje raztegne le na 6.500 svetlobnih let, saj se zdi, da gravitacijske sile iz spremljevalca hranijo plin galaksije, ko se v svoji orbiti vleče. V 300 milijonih let so spiralne ročice znova rasle in par je videti izjemno podoben trenutnemu stanju sistema M51 / NGC 5195.
Avtorja ugotavljata več lastnosti, ki jih ima njihova simulacija v primerjavi z opazovano galaksijo. Na strani, kjer se je spremljevalec prvič približal galaksiji, v eni roki opazijo »zvijačo« (z oznako A na sliki levo). Druga podobnost je cepitev ene od spiralnih krakov, čeprav je natančno pozicioniranje drugače (označeno z B).
Druga primerjava avtorjev je bila s časom (ali amplitudo) različnih vzorcev roke (1 roka, 2 kraka, 3 kraka itd.) Sčasoma. Ugotovili so, da sta najbolj oborožena vzorca, toda iz mehanike so ugotovili, da obstajajo temeljne višje oborožene strukture, ki se nikoli niso v celoti prijele. Vendar so prišli ti višji oboroženi vzorci blizu na trdnost spirale 2 krakov. Avtorji ugotavljajo, da je to skladno z ugotovitvami opazovanja druge skupine, ki je preučevala M51, v delu, ki ga je treba še objaviti.
Vendar pa obstajajo tudi nekatere razlike. Plin plina se je raztezal iz simuliranega M51, ki nima dejanskih opazovanj (označen s C). Dejanska opažanja kažejo velike količine plina pred spremljevalno galaksijo, ki v simulaciji niso v enaki meri (z oznako D). In končno, resnična opažanja kažejo opazno sploščenje rok M51, ki je najbližje sopotniku. Spet se ti v simulaciji ne pojavijo. Avtorji predlagajo, da so odstopanja lahko posledica preveč poenostavljenega modeliranja NGC 5195 kot točkovnega vira namesto razširjenega telesa ali majhnih razlik v začetnih parametrih v primerjavi z dejanskim sistemom.
Tudi s temi razlikami avtorji nakazujejo, da njihovo modeliranje interakcije kaže, da je spiralna struktura, vsaj v tem primeru, najverjetneje posledica interakcije plimovanja na M51 s strani NGC 5195. Opažajo tudi, da so verjetno spiralni valovi gostote ne krivec, ker druge raziskave niso mogle določiti dosledne "hitrosti vzorca" za galaksijo (vzorec je hitrost, pri kateri bi se ročice vrtele, če bi jih gledali kot skladno strukturo). Namesto tega so opažanja pokazala, da bi morale imeti roke različne hitrosti vzorca v različnih polmerih.
Čeprav njihovo delo tega ne nakazuje vse spiralna struktura je oblikovana s plimnimi interakcijami s spremljevalci, to delo močno utemeljuje možnost v mnogih galaksijah, ki bi imele take spremljevalce in M51 specifične. Simulacije razkrivajo tudi, da so te orožje, ki jih povzročajo groze, začasen pojav. Ker nimajo fiksne hitrosti, jih volja počasi se navijajo in ko interakcija napreduje, se bodo galaksije še bolj izkrivile in se na koncu združile.
(Hvala Claire Dobbs za dovoljenje za razmnoževanje slik iz papirja in pojasnila v nekaj točkah.)
